Способ получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов
Владельцы патента RU 2270718:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к способам получения сорбентов для очистки сточных вод от легких нефтепродуктов. В способе получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов на основе целлюлозосодержащего материала путем его термообработки согласно изобретению в качестве целлюлозосодержащего материала используют верховой торф моховой группы малой степени разложения, который предварительно измельчают с последующим гранулированием до получения гранул диаметром 2÷3 мм, а термообработку проводят при температуре 165÷175°С без доступа воздуха в течение 40÷60 минут. При этом перед термообработкой торфяные гранулы их подсушивают до влажности 14÷16% в естественных условиях. Способ обеспечивает получение высокоемкого сорбента при небольших энергозатратах. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники
Изобретение относится к способам получения сорбентов, которые могут быть использованы для очистки сточных вод различных производств от легких нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива).
Уровень техники
Для удаления из сточных вод легких нефтепродуктов используют фильтры с зернистой загрузкой из сорбционных материалов различного происхождения, в том числе из органических целлюлозосодержащих материалов - торфа, древесных опилок, хлопка, отходов зернопереработки и других. Повышение сорбционной емкости материалов на целлюлозной основе проводят путем их термообработки (Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. - Л.: Химия, 1982. - с.16).
Известен способ получения сорбента для извлечения нефти и нефтепродуктов из воды, включающий обработку лузги зерен гречихи при 150÷450°С в течение 10÷20 минут (RU №2031849, кл. С 02 F 1/28; В 01 J 20/20, 1995 г.).
Известен также способ получения сорбента для очистки от нефти твердых и водных поверхностей из верхового фрезерного торфа малой степени разложения, предварительно подсушенного до 23÷25% влажности и спрессованного под давлением 140÷150 МПа в брикеты, который гидрофобизируется при температуре 250÷280°С без доступа воздуха (RU №2116128, кл. В 01 J 20/24, 20/30; С 02 F 1/28, 1998 г.).
Недостатком приведенных способов приготовления сорбентов является высокая температура и длительность обработки исходного сырья и, следовательно, большие затраты на его получение.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов, при котором целлюлозосодержащий материал (торф, опилки, древесную стружку, ветошь) нагревают при 180÷210°С в течение 1÷4 часов в автоклаве (SU №2112594, кл. В 01 J 20/22; С 02 F 1/28, 1998 г.).
Недостатком сорбента из торфа, приготовленного данным способом, является его невысокая емкость сорбции, особенно по отношению к легким нефтепродуктам (бензину, керосину, дизельному топливу), значительная энергоемкость получения и высокая стоимость, большое гидродинамическое сопротивление потоку жидкости.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача получения торфяного сорбента, используемого в качестве фильтрующей загрузки и имеющего высокую поглотительную способность по заданному виду нефтепродукта, с минимальными энергетическими затратами.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов на основе целлюлозосодержащего материала путем его термообработки согласно изобретению в качестве целлюлозосодержащего материала используют верховой торф моховой группы малой степени разложения, который предварительно измельчают с последующим гранулированием до получения гранул диаметром 2÷3 мм, а термообработку проводят при температуре 165÷175°С без доступа воздуха в течение 40÷60 минут. При этом перед термообработкой торфяные гранулы их подсушивают до влажности 14÷16% в естественных условиях.
При использовании в качестве загрузки фильтров негранулированного торфа или гранул диаметром меньше 2 мм возникает высокое гидродинамическое сопротивление потоку жидкости, что приводит к снижению скорости фильтрования и засорению очистных сооружений. Гранулы торфа диаметром больше 3 мм или обработанные при иных температурах имеют меньшую сорбционную емкость. Увеличение времени термообработки свыше 60 минут не приводит к существенному изменению сорбционной емкости гранул торфа, а уменьшение времени приводит к снижению сорбционной емкости на 5÷25%.
При поглощении из воды легких фракций нефти, таких как керосин и дизельное топливо, максимальная сорбционная емкость выявлена для гранул торфа диаметром от 2 до 3 мм, термообработанных при 170°С в течение 40 минут.
Лучший вариант осуществления изобретения
Способ реализуется следующим образом. В качестве исходного сырья берут фрезерный верховой торф малой степени разложения (R=5÷10%) моховой группы (магелланикум).
Торф измельчают при помощи шнекового механизма, увлажняют до значений влажности 78÷80% и окатывают на тарельчатом грануляторе. В результате получаются сферические гранулы диаметром от 2 до 7 мм. Гранулы подсушивают в естественных условиях до влажности 14÷16%, после чего разделяют с помощью набора стандартных сит на фракции: мелкую с диаметром гранул от 2 до 3 мм; среднюю с диаметром гранул больше 3 до 5 мм и крупную с диаметром гранул больше 5 мм. Затем гранулы подвергают термообработке при различных температурах. Время термообработки составляет от 15 до 90 минут. Сорбционная емкость гранул разного диаметра, термообработанных при различных температурах в течение 40 минут, по керосину и дизельному топливу приведена в таблице 1. Как видно из таблицы 1, максимум поглотительной способности сорбента по керосину и дизельному топливу приходится на мелкую фракцию гранул, термообработанных при 170°С.
Сорбционная емкость гранул мелкой фракции, термообработанных при 170°С в течение различных промежутков времени, приведена в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что высокие значения сорбционной емкости достигаются после термообработки гранул в течение 40 -60 минут. При увеличении времени термообработки сорбционная емкость меняется незначительно.
Пример 1. 5 г гранул мелкой фракции, приготовленных методом окатывания на тарельчатом грануляторе из малоразложившегося фрезерного верхового торфа моховой группы и подсушенных до влажности 16% в естественных условиях, подвергают термообработке при 170°С в течение 40 минут. В результате получают 4,3 г готового сорбента влажностью 10%. 4 г термообработанных гранул перемешивают в течение 1 часа с эмульсией керосина в воде, содержащей 20 мл нефтепродукта. После перемешивания объем оставшегося керосина в воде равен 9,30 мл. Таким образом, количество поглощенного керосина составляет 8,35 г или 2,31 г керосина на г сухого вещества торфа.
Пример 2. 5 г гранул мелкой фракции, приготовленных методом окатывания на тарельчатом грануляторе из малоразложившегося фрезерного верхового торфа моховой группы и высушенных до влажности 16%, подвергают термообработке при 170°С в течение 40 минут. В результате получают 4,3 г готового сорбента влажностью 10%. 4 г термообработанных гранул перемешивают в течение 1 часа с эмульсией дизельного топлива в воде, содержащей 20 мл нефтепродукта. После перемешивания объем оставшегося дизельного топлива в воде равен 9,15 мл. Таким образом, количество поглощенного дизельного топлива составляет 9,00 г или 2,50 г дизельного топлива на г сухого вещества торфа.
Промышленная применимость
Предлагаемый способ позволяет достаточно легко получать сорбенты, эффективно очищающие сточные воды от легких нефтепродуктов. Способ может быть легко реализован в промышленных условиях на стандартном оборудовании. Сырье для производства сорбента доступно, дешево и имеется в достаточном количестве на всей территории РФ.
| Таблица 1 | ||||||
| температура обработки | сорбционная емкость, г/г | |||||
| мелкая фракция | средняя фракция | крупная фракция | ||||
| керосин | диз. топливо | керосин | диз. топливо | керосин | диз. топливо | |
| 0 | 1,67 | 1.94 | 1,53 | 1,75 | 1,19 | 1,36 |
| 50 | 1,68 | 1,98 | 1,56 | 1,77 | 1,22 | 1,36 |
| 100 | 2,11 | 2,23 | 1,72 | 2,04 | 1,41 | 1,48 |
| 150 | 2,18 | 2,33 | 1,96 | 2,26 | 1,51 | 1,58 |
| 160 | 2,24 | 2,38 | 2,00 | 2,27 | 1,58 | 1,65 |
| 170 | 2,31 | 2,50 | 2,07 | 2,32 | 1,65 | 1,72 |
| 180 | 2,21 | 2,40 | 2,00 | 2,28 | 1,62 | 1,70 |
| 190 | 2,15 | 2,35 | 1,95 | 2,24 | 1,55 | 1,64 |
| 200 | 2,08 | 2,33 | 1,92 | 2,22 | 1,50 | 1,61 |
| 250 | 1,96 | 2,11 | 1,87 | 2,17 | 1,34 | 1,45 |
| 300 | 1,82 | 2,05 | 1,75 | 2,01 | 1,27 | 1,38 |
| 400 | 1,20 | 1,40 | 1,22 | 1,32 | 1,04 | 1,23 |
| Таблица 2 | ||
| Время термообработки, мин | сорбционная емкость, г/г | |
| керосин | диз. топливо | |
| 0 | 1,67 | 1,94 |
| 10 | 1,79 | 2,05 |
| 20 | 2,06 | 2,35 |
| 30 | 2,24 | 2,43 |
| 40 | 2,31 | 2,50 |
| 60 | 2,33 | 2,49 |
| 90 | 2,34 | 2,52 |
1. Способ получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов на основе целлюлозосодержащего материала путем его термообработки, отличающийся тем, что в качестве целлюлозосодержащего материала используют верховой торф моховой группы малой степени разложения, который предварительно измельчают с последующим гранулированием до получения гранул диаметром 2÷3 мм, а термообработку проводят при температуре 165÷175°С без доступа воздуха в течение 40÷60 мин.
2. Способ получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов по п.1, отличающийся тем, что перед термообработкой торфяные гранулы подсушивают до влажности 14÷16% в естественных условиях.
