Способ получения сорбента для предочистки воды от нефтепродуктов
Владельцы патента RU 2414295:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) (RU)
Изобретение относится к области водоочистки. Предложен способ получения сорбента для предочистки воды от нефтепродуктов, основанный на приготовлении смеси, состоящей из раздробленных до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм отвердевших отходов буровых работ, цемента М-500 и древесных опилок с размерами частиц 3-5 мм в соотношении 1:1:1 по массе. Массу формуют в виде гранул и высушивают в потоке воздуха. Изобретение позволяет упросить процесс получения сорбента без снижения сорбционной способности. 1 табл.
Изобретение относится к способам получения сорбентов, которые могут быть использованы для предочистки вод различных производств от нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива, нефти, мазута и др.).
Известен 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. B01J 20/22; C02F 1/28, 1998 г.).
Недостатком сорбента из торфа, приготовленного данным способом, является его невысокая сорбционная емкость, особенно по отношению к легким нефтепродуктам (бензину, керосину, дизельному топливу), значительная энергоемкость получения и высокая стоимость, большое гидродинамическое сопротивление потоку жидкости.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов на основе целлюлозосодержащего материала путем его термообработки. 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 подсушивают до влажности 14-16% в естественных условиях (RU №2270718, кл. С1 B01J 20/24; B01J 20/30).
Недостатком данного решения является необходимость нагрева материала при высокой температуре (165-175°С) в течение длительного времени (40-60 мин), что усложняет и удорожает процесс производства сорбента. К недостаткам данного решения можно отнести и отсутствие данных по сорбционной способности полученного сорбента по отношению к другим нефтепродуктам, таким как мазуты сырая нефть, масла и их смеси с различными углеводородами.
Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый сорбент, который содержит в качестве основы отвердевшие отходы буровых работ, которые дробят до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм, смешивают с портландцементом М-500 и древесными опилками в соотношении 1:1:1 по массе, формуют в виде колбасок длиной от 1 до 4 см и диаметром около 5 мм, которые высушивают в токе воздуха, имеющего скорость ~1 м/с и температуру от 25 до 35°С.
В зависимости от места бурения при поиске углеводородного сырья, отходы буровых работ (ОБР) имеют различную консистенцию.
ОБР - грязеподобные образования с содержанием хлорида натрия от 2 до 10%, влажностью до 75%, со значительным содержанием тяжелых углеводородов, поверхностно-активных веществ и с содержанием солей тяжелых металлов ниже уровня их ПДК, установленных для почв и грунтов. Это отходы бурения на море, в частности на Каспии.
Отходы буровых работ на суше содержат до 25% воды, от 25 до 60% оксида алюминия, от 60 до 15% диоксида кремния, практически постоянное количество органических соединений (2-2,5%), соли различных ионов металлов, обычно ниже уровня ПДК, установленных для почв и грунтов (ОБР с места бурения месторождений Уренгоя и Астраханской области).
Содержание компонентов в отходах буровых работ представлено в таблице.
| Таблица | |||
| Содержание компонентов в отходах буровых работ | |||
| № п.п. | Определяемые показатели | Нормативное содержание в грунтах и почвах, СанПин 2.1.7.573-96. | Результаты исследований шести образцов. Первая цифра - наименьшее, вторая - наибольшее содержание |
| 1 | рН солевой вытяжки, ед. рН | 6,0-9,7 | 8,5-8,8 |
| 2 | Нефтепродукты, мг/кг | 10,0 | 0,50-0,95 |
| 3 | *СПАВ, мг/кг | 5,0 | 0,05-1,2 |
| 4 | Хлориды, мг/кг | ~1500 (для песка) | 25000-38000 |
| 5 | Сульфаты, мг/кг | 10000 (песок) | 790-950 |
| 6 | Фосфаты, мг/кг | не нормировано | 10,0-15,0 |
| 7 | Железо подвижное, мг/кг | 10,0 | 5,0-6,5 |
| 8 | Цинк подвижный, мг/кг | не более 23,0 | 1,4-2,9 |
| 9 | Свинец подвижный, мг/кг | не более 32,0 | 0,10-0,15 |
| 10 | Кадмий подвижный, мг/кг | не более 1,0 | 0,005-0,01 |
| 11 | Ртуть общая, мг/кг | не более 2,1 | 0,003-0,005 |
| 12 | Никель подвижный, мг/кг | 1,0 | 0,035-0,040 |
| 13 | Марганец подвижный, мг/кг | 2,0 | 1,0-5,0 |
| 14 | Мышьяк, мг/кг | не более 0,05 | 0,045-0,050 |
| 15 | Хром подвижный, мг/кг | 0,05 | 0,01-0,02 |
| 16 | Медь подвижная, мг/кг | 3,0 | 0,25-0,35 |
| *СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества |
ОБР - радиационно безопасный продукт (имеется санитарно-эпидемиологическое заключение Отдела надзора за радиационной безопасностью Центра гигиены и эпидемиологии в г. Санкт-Петербурге, протокол №1864/06 от 01.11.2006). Суммарная удельная эффективная активность составляет 78±10 Бк/кг при норме 370 Бк/кг.
Так как ОБР представляют собой экологически и радиационно безопасные образования, их можно использовать при производстве различных материалов, в том числе сорбентов.
Смесь ОБР, цемента и опилок позволяет получать композитный материал с высокой прочностью и хорошими сорбционными свойствами.
Предлагаемый сорбент получают следующим образом: отвердевшие отходы буровых работ размалывают на шаровой мельнице до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм и смешивают их с портландцементом М-500 и древесными опилками с размерами частиц 3-5 мм в соотношении 1:1:1 по массе. Полученную в виде крутого теста смесь пропускают через шнековый измельчитель с решеткой, имеющей отверстия диаметром 5 мм, далее масса от измельчителя подается на движущуюся ленту или поддон. Гранулы высушивают в потоке воздуха, имеющего скорость ~1 м/с и температуру от 25 до 35°С. После того как масса застынет, ее оставляют на 70-80 часов. Получаются твердые и прочные гранулы длиной от 1 до 4 см и диаметром около 5 мм. Полученный сорбент назван нами ОБР-2.
Для проверки поглощаемости предлагаемым сорбентом нефтепродуктов приготавливали пары серий растворов. Одна из пар являлась контрольной. Растворы содержали по 500 см3 водопроводной воды и возрастающее количество какого-либо нефтепродукта (от 0 до 10 см3).
Во вторую серию этих пар, содержащую те же компоненты, вносили по 25 г сорбента ОБР-2. Содержимое всех емкостей интенсивно перемешивали в течение 15 минут и отстаивали в течение 1 часа.
После отстаивания жидкую фазу осторожно переносили в делительные воронки и определяли количество (в см3) нефтепродуктов в контрольной и исследуемой серии. По разности определяли количество нефтепродуктов, поглощенных сорбентом.
Проведенные исследования показали, что 1 кг сорбента ОБР-2 поглощает нефтепродукты в следующих количествах (кг):
| смесь керосина и мазута (3:1) | ~0,45 |
| керосин | ~0,08 |
| мазут | ~2,00 |
| нефть | ~0,80 |
| бензин Аи-95 | ~0,05 |
Это обнадеживающий результат и он свидетельствует о том, что нами получен новый, недорогой и эффективный сорбент для предочистки воды от нефтепродуктов.
Способ получения сорбента для предочистки воды от нефтепродуктов, предусматривающий приготовление сорбирующей смеси, отличающийся тем, что в качестве основы используются раздробленные до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм отвердевшие отходы буровых работ, смешанные с цементом и опилками в соотношении 1:1:1 по массе, формованные в виде гранул длинной от 1 до 4 см и диаметром ~5 мм и высушенные в токе воздуха при температуре от 25 до 35°С.
