Трепелоорганический композит

Изобретение относится к области экологии, в частности к сорбционным препаратам. Изобретение касается сорбента горючих и легковоспламеняющихся продуктов и ионов тяжелых металлов, включающего смесь из верхового торфа, трепела, содержащего клиноптилолит, опилок и модифицирующих добавок, представляющих собой пенообразователь и полиэлектролит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: верховой торф 65-75; трепел 5-25; опилки 5-10; модифицирующие добавки 1-5. Технический результат - повышение ионообменных свойств сорбента, что улучшает качество очистки от разливов нефти и нефтяных загрязнений, масел, дизельного топлива, мазута, твердой поверхности дорог, почвы, водных акваторий, а также сточных и природных вод от ионов тяжелых металлов (меди, никеля, цинка, хрома) и нефтепродуктов. 4 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к области экологии, в частности к сорбционным препаратам, и может быть использовано для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов легковоспламеняющихся продуктов на поверхностях: асфальтовых и бетонных покрытиях, водной поверхности, дорогах, грунте, железнодорожных путях, аэродромах, автопредприятиях, автозаправочных станциях, для очистки и доочистки природных, промышленных, коммунальных, сельскохозяйственных сточных вод от ионов тяжелых металлов нефти и нефтепродуктов.

Из уровня техники известно удаление нефти с поверхности с помощью сухого аморфного кремнеземного продукта с инертным носителем, который образуется путем смешивания эффективными пропорциями необработанного аморфного кремнезема с сухими, инертными органическими, неорганическими и синтетическими носителями или комбинациями указанных носителей. В качестве инертных органических носителей могут быть использованы, в частности, торф, солома, сено, опилки, кукурузные початки, мука и т.д. Сухой продукт может быть нанесен непосредственно на масляные пятна, либо на твердую поверхность, такую как бетон или асфальт, или разлив нефти на воде (US 7922913, 12.04.2011).

Известен сорбент для очистки почвы от нефтепродуктов, включающий верховой слаборазложившийся сфагновый торф и модификатор (RU 2318592, 10.03.2008).

Известно, что в качестве органических сорбентов используют торф, целлюлозу, лигнин, древесные опилки, измельченную кору, солому, биомассу культурных и дикорастущих растений или резиновую крошку (RU 2361041, 10.07.2009).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является сорбент для очистки воды от нефтепродуктов, включающий целлюлозосодержащее сырье: торф, опилки, древесная стружка, щепа, вата, хлопчатобумажная ветошь и т.п. (RU 2112594, 10.06.1998).

Недостатком данных решений является низкое качество очистки поверхностей.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании трепело-органического сорбента, который исключал бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении ионообменных свойств сорбента, что улучшает качество очистки от разливов нефти и нефтяных загрязнений, масел, дизельного топлива, мазута с твердой поверхности дорог, почвы, водных акваторий, а также сточных и природных вод от ионов тяжелых металлов (меди, никеля, цинка, хрома) и нефтепродуктов.

Указанный технический результат достигается в сорбенте горючих и легковоспламеняющихся продуктов и ионов тяжелых металлов, включающем смесь из верхового торфа, трепела, содержащего клиноптилолит, опилки и модифицирующие добавки, представляющий собой пенообразователь и полиэлектролит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

верховой торф 65-75;

трепел 5-25;

опилки 5-10;

модифицирующие добавки 1-5.

Сорбент в модифицирующей добавке содержит пенообразователь и полиэлектролит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пенообразователь 5-30;

полиэлектролит 70-95.

В качестве пенообразователя используют пенообразователь марки ПО-6Р3.

В качестве полиэлектролита используют полиДАДМАХ.

Трепел содержит 21±4% клиноптилолита.

ТОК-сорбент представляет собой органоминеральный полидисперсный порошок от светло-серого до темно-серого цвета.

Сущность изобретения поясняется следующим.

Сорбент горючих и легковоспламеняющихся продуктов и ионов тяжелых металлов (трепело-органический сорбент) изготавливают из смеси, содержащей, мас.%: верховой торф 65-75; трепел 5-30, опилки 5-10; модифицирующие добавки 0,1-5 (пенообразователь и полиэлектролит).

Пенообразователь используют марки ПО-6Р3, представляющий собой водный раствор синтетических поверхностно-активных веществ, которые могут включать фторуглероды со стабилизирующими добавками.

В качестве полиэлектролита используют полиДАДМАХ - органический коагулянт марки FLOQUAT серии FL 4540, представляющий собой 41% водного раствора хлорида полидиаллилдиметиламмония.

Сорбент горючих и легковоспламеняющихся продуктов и ионов тяжелых металлов предназначен для ликвидации/устранения аварийных разливов нефти и нефтяных загрязнений, локализации и сбора аварийных разливов нефти и нефтяных загрязнений, масла, дизельного топлива, мазута с твердой поверхности дорог, почвы, водных акваторий, а также для очистки и доочистки природных, промышленных, коммунальных, сельскохозяйственных сточных вод от ионов тяжелых металлов (меди, никеля, цинка, хрома) и нефтепродуктов.

Для производства сорбента используют:

Сырье - торф верховой Шатурского района Московской области, клиноптилолит содержащий трепел Орловской области, древесные опилки хвойных пород с деревообрабатывающего комбината поселка Фаустово Воскресенского района Московской области, модифицированные добавки - полиэлектролит и пенообразователь.

Оборудование - каркасные установки, с помощью которых производится просеивание и измельчение торфа и опилок.

Первая установка с сеткой, ячейка которой 20 мм, предназначена для грубого просеивания торфа и отделения крупных фракций и механических примесей, не используемых в дальнейшей работе без дополнительной переработки.

Вторая установка с сеткой, ячейка которой 5 мм, предназначена для более мелкого просеивания торфа и измельчения некоторых фракций путем перетирания, а также для просеивания древесных опилок.

Дробильная установка, с помощью которой производится дробление трепела до фракции менее 0,5 мм.

Смеситель предназначен для смешивания и обогащения кислородом компонентов сорбента.

Миксер предназначен для приготовления модифицированных добавок.

Опрыскиватель предназначен для подачи модифицированных добавок при смешивании ингредиентов.

Компрессор для подачи воздуха в опрыскиватель.

Сушильная установка предназначена для доведения сорбента до определенной влажности - 5%.

Подготовка верхового торфа производится на двух установках. На первой установке с сеткой, ячейка которой 20 мм, производится грубое просеивание торфа и отделение крупных фракций и механических примесей, не используемых в дальнейшей работе без дополнительной переработки. На второй установке с сеткой, ячейка которой 5 мм, просеивается торф и измельчаются некоторые крупные фракций путем перетирания.

Подготовка древесных опилок производится путем их просеивания на второй установке с ячейкой сетки 5 мм.

Подготовка клиноптилолитсодержащего трепела включает его просушивание в течение 4-5 часов и дробление до фракции менее 0,5 мм.

Подготовка модифицированных добавок осуществляется в большой емкости путем добавок каждого компонента мерными емкостями, перемешиванием в миксере до однородной массы (эмульсии), после чего полученная смесь добавок вливается в опрыскиватель.

Производство сорбента горючих и легковоспламеняющихся продуктов и ионов тяжелых металлов осуществляется следующим образом.

Просеивается верховой торф на первой каркасной установке с сеткой, ячейка которой 20 мм, удаляются крупные механические примеси. Полученный материал просеивается с перетиранием на второй установке с сеткой, ячейка которой 5 мм.

На второй установке с сеткой, ячейка которой 5 мм, также просеиваются опилки.

После чего торф с добавлением опилок и предварительно измельченным на дробильной установке до фракции менее 0,5 мм трепелом, в соотношении 20 кг торфа, 2,5 кг опилок и 2,5 кг трепела, загружают для перемешивания в смеситель.

Смеситель включают на 15 минут. В процессе перемешивания включают компрессор для нагнетания воздуха в опрыскиватель, который связан через кран подачи модифицированных добавок со смесителем. Открывают кран подачи модифицированных добавок, которые предварительно были перемешены в миксере. Кран подачи модифицированных добавок открывают три раза на одну минуту в течение первых десяти минут. После окончания перемешивания сырую смесь сорбента из смесителя перегружают в накопитель на 2 часа. В накопителе (отведенное место в цеху для накопления, перемешивания и насыщения кислородом сырого сорбента) производится перемешивание смеси сорбента вручную с помощью совковой лопаты.

Затем сырую смесь сорбента загружают в сушильную установку и в течение определенного времени (4-6 часов) доводят до кондиционной влажности (5%). После остывания сорбент загружают в крафт-мешки по 25±1 кг, что контролируется весами.

Для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на суше сорбент рассыпается сверху равномерным слоем на нефтяное пятно. За счет сорбционных свойств адсорбируется нефть или нефтепродукты, а за счет содержащихся в торфе бактерий в течение 2-3 летних месяцев происходит биоразложение нефти/нефтепродуктов, впитанных сорбентом.

Для ликвидации разливов нефти на водной поверхности сорбент аналогично, как и на суше, можно засыпать на пятно нефти; благодаря своим свойствам сорбент обладает плавучестью более 1,5 суток, часть сорбента, впитавшего нефтепродукты, выпадает на дно. Другая часть сорбента, оставшаяся на плаву, собирается, отжимается от воды и нефти, брикетируется, сушится и может использоваться в качестве топлива.

Для очистки воды от загрязнений нефтепродуктами и тяжелыми металлами можно также использовать фильтрующие кассеты с наполнителем из предложенного сорбента.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1

Использование сорбента на почвах, сильно загрязненных нефтепродуктами (мазут, бензин).

Сорбент, содержащий смесь верхового торфа 65%, трепела 25%, содержащего 21±4% клиноптилолита, опилок 5%; модифицирующих добавок 5%: пенообразователь марки ПО-6Р3 5% и полиэлектролит полиДАДМАХ 95%, рассыпается на загрязненную почву равномерным слоем 5-10 см, достаточным для сорбции мазута и/или бензина в течение 15 мин.

После чего сорбент собирается, из него отжимаются излишки нефтепродуктов на прессе. Полученные нефтепродукты направляются на переработку. Отжатый сорбент брикетируется и сушится, в дальнейшем используется как топливо.

Пример 2

Использование сорбента для ликвидации разливов нефти на водной поверхности.

Сорбент, содержащий смесь верхового торфа 75%, трепела 10%, содержащего 21±4% клиноптилолита, опилок 10%; модифицирующих добавок 5%: пенообразователь марки ПО-6Р3 15% и полиэлектролит полиДАДМАХ 85% (за счет других пропорций компонентов модифицирующей добавки достигается повышенная плавучесть сорбента, необходимая для «работы на воде»), рассыпается на пятно нефти равномерным слоем 5-15 см, достаточным для сорбции нефти в течение 5-30 мин. Часть сорбента, впитавшего нефть, выпадает на дно (на дне сорбент, пропитанный нефтью/нефтепродуктами не токсичен для водной флоры, фауны и для донных микроорганизмов. С течением времени под действием микроорганизмов, содержащихся в торфе, происходит биоразложение нефти/нефтепродуктов). Другая часть сорбента, оставшаяся на плаву, собирается, отжимается от воды и нефти, брикетируется, сушится и может быть использована в качестве топлива.

Пример 3

Использование сорбента для очистки воды от загрязнений ионами тяжелых металлов (меди или никеля, цинка, хрома).

Сорбент, содержащий смесь верхового торфа 70%, трепела 20%, содержащего 21±4% клиноптилолита, опилок 8%; модифицирующих добавок 2%: пенообразователь марки ПО-6Р3 30% и полиэлектролит полиДАДМАХ 70%, загружается в фильтрующую колонну (пропорция подбирается в соответствии со степенью загрязнения (концентрацией ионов тяжелых металлов, растворенных в воде)).

Отработанный сорбент отжимается от воды, далее утилизируется на специализированных полигонах.

Пример 4

Использование сорбента на почвах, пропитанных нефтью/нефтепродуктами.

Сорбент, содержащий смесь верхового торфа 73%, трепела 16%, содержащего 21±4% клиноптилолита, опилок 10%; модифицирующих добавок 1%: пенообразователь марки ПО-6Р3 25% и полиэлектролит полиДАДМАХ 75%, рассыпается на загрязненную почву равномерным слоем 5-10 см, через 1 месяц после засыпки сорбента необходимо перемешать (перепахать/перекопать) почву, (для скорейшей рекультивации нарушенной почвы необходимо использовать азотно-фосфорные удобрения), добавить повторно сорбент слоем 5-10 см из расчета 1 кг сорбента на 4 кг нефтепродукта. В течение 2-3 летних месяцев бактерии, содержащиеся в торфе разлагают нефтепродукты, впитанные сорбентом.

1. Сорбент горючих и легковоспламеняющихся продуктов и ионов тяжелых металлов, характеризующийся тем, что включает смесь верхового торфа, трепела, содержащего клиноптилолит, опилок и модифицирующих добавок, представляющих собой пенообразователь и полиэлектролит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

верховой торф	65-75
трепел	5-25
опилки	5-10
модифицирующие добавки	1-5

2. Сорбент по п.1, характеризующийся тем, что содержит пенообразователь и полиэлектролит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пенообразователь	5-30
полиэлектролит	70-95

3. Сорбент по п.2, характеризующийся тем, что в качестве пенообразователя используют пенообразователь марки ПО-6Р3.

4. Сорбент по п.2, характеризующийся тем, что в качестве полиэлектролита используют полиДАДМАХ.

5. Сорбент по п.1, характеризующийся тем, что трепел содержит (21±4)% клиноптилолита.