Способ получения сорбента для удаления углеводородной пленки с поверхности воды

Изобретение относится к сорбирующим материалам на основе диоксида кремния и может быть использовано для очистки поверхности воды от углеводородной пленки. К суспензии диоксида кремния марки Аэросил-380 добавляют в качестве гидрофобизатора катионный ПАВ-гексиламин при одновременном встряхивании или взбивании суспензии и последующем осушении образовавшейся объемной пены. Полученный сорбент обладает высокой сорбционной емкостью и прост в изготовлении. 1 табл., 3 пр.

 

Известен сорбент для удаления различных загрязнений углеводородного типа из водных систем (Патент США N 5021390, МПК B01J 20/24, 1991), который представляет собой волокнистый материал, покрытый слоем гидрофобного вещества, избирательно пропускающего молекулы углеводородов к поверхности. Помимо перечисленных волокнистых материалов в состав сорбента могут входить органические продукты некоторых растений, например растительная слизь. Но сорбционная емкость предлагаемого материала по отношению к углеводородам невелика.

Известен сорбент на основе пористых природных материалов (опоки и др.), для изготовления которого используют раствор щелочных металлов (NaOH или Na₂CO₃) в качестве модифицирующего реагента (RU 2141374, кл. B01J 20/10, B01J 20/16, B01J 20/30, 1998 г.). Недостатком предлагаемого сорбента является необходимость его термообработки при температуре 1000-1250°С.

Известен способ получения сорбента для очистки воды, при котором целлюлозосодержащий материал (торф, опилки, древесную стружку, ветошь) нагревают в течение 1-4 часов в автоклаве при температуре 180-210°С (SU 2112594, кл. B01J 20/22; C02F 1/28, 1998 г.). Недостатком сорбента является его невысокая сорбционная емкость. Кроме того, недостатком указанного сорбента является высокая температура, необходимая для его приготовления.

Наиболее близким к заявленному является сорбент для очистки водных и грунтовых поверхностей от нефтепродуктов, содержащий уголь и диоксид кремния (RU 2199385, кл. B01J 20/20, B01J 20/10, B01J 20/30, 2001 г.). Сорбент содержит обработанный паром и ультрафиолетовым излучением измельченный бурый уголь, поверхностно-активные вещества ОП-7 и/или ОП-4 и аэросил. Для приготовления сорбента необходима предварительная обработка угля: измельчение до дисперсности не менее 1 мм, обработку перегретым водяным паром при температуре 105-110°С без доступа воздуха и одновременным ультрафиолетовым облучением в течение 30 мин, карбонизацию при температуре 280-340°С, повторное измельчение бурого угля до дисперсности 0,5-100 мкм. Недостатком сорбента является длительность и сложность обработки исходного сырья и, следовательно, большие затраты на получение сорбента.

Цель изобретения - повышение эффективности сбора углеводородной пленки и удешевление способа его приготовления за счет снижения энергетических затрат.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят суспензию диоксида кремния марки Аэросил-380 с концентрацией твердой фазы 4-7,48%.

К навеске Аэросила примешивают необходимое количество воды, добавляя по каплям короткоцепочечный (С2-С9) катионный ПАВ, встряхивают (или взбивают) суспензию до образования объемной неразрушающейся пены. В результате осушения под действием пониженного перепада давления, приложенного к дисперсионной среде, пена не разрушается, а образует твердую высокопористую гидрофобную структуру. При концентрации твердой фазы менее 4% пена разрушается при осушении без образования пористого образца, либо получаемый образец не отличается устойчивостью. Повышение содержания твердых частиц выше заявленного приводит к механическим затруднениям при перемешивании суспензии Аэросила. Полученный сорбент подсушивают на воздухе в течение двух суток.

Пористая структура и гидрофобность сорбента обеспечивают нахождение его на поверхности воды и высокую сорбцию углеводородов (до 23,6 г толуола на 1 г сорбента).

Пример 1

Готовят суспензию кремнезема марки Аэросил-380.

Состав суспензии, масс.%:

Вода дистиллированная - 91,74

Аэросил-380 - 7,48

Гексиламин - 0,78.

К навеске аэросила добавляют необходимое количество воды и при интенсивном встряхивании вводят по каплям гексиламин. Полученную пену переносят в сосуд со стеклянной пористой перегородкой, к которой прикладывают пониженный перепад давления Δр=15 кПа в течение 3,5 ч. Твердую пену подсушивают на воздухе в течение двух суток. Полученный пористый сорбент помещают на пленку толуола, разлитого на поверхности воды. Определяют степень поглощения толуола сорбентом через 40 минут. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Пример 2

Состав исходной суспензии, масс.%:

Вода дистиллированная - 93,41

Аэросил-380 - 6,00

Гексиламин - 0,59.

Полученную при взбивании исходной суспензии пену осушают при Δp=15 кПа в течение 2,5 ч. Твердую пену подсушивают на воздухе в течение двух суток. Через 40 минут взаимодействия сорбента и углеводородной пленки на поверхности воды определяют сорбционную емкость полученного образца.

Пример 3

Состав суспензии, масс.%:

Вода дистиллированная - 93,15

Аэросил-380 - 6,00

Гексиламин - 0.85

Пену осушают при Δp=15 кПа в течение 2 ч. Пористые образцы после подсушивания на воздухе в течение двух суток помещают на пленку толуола на поверхности воды. Сорбционная емкость образца в течение 40 минут приведена в таблице 1.

Пример 4

Состав суспензии, масс.%:

Вода дистиллированная - 95,40

Аэросил-380 - 4,00

Гексиламин - 0,60

Пену осушают при Δр=10 кПа в течение 2 ч. Сорбент после подсушивания помещается на пленку толуола на 40 минут. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Предлагаемый сорбент обладает высокой сорбционной емкостью (таблица 1), прост в изготовлении. Кроме того, отсутствуют необходимость первичной обработки используемого сырья, энергетические затраты на термообработку. Наряду с экономичностью сорбент обладает рядом полезных свойств: гидрофобность, простота сбора сорбента с поверхности воды, высокопористость.

1. Патент США N 5021390, кл. B01J 20/24, 1991

2. RU 2141374, кл. B01J 20/10, B01J 20/16, B01J 20/30, 1998

3. SU 2112594, кл. B01J 20/22; C02F 1/28, 1998

4. RU 2199385, кл. B01J 20/20, B01J 20/10, B01J 20/30, 2001

Таблица 1
Состав суспензии, %	Сорбционная емкость, г/г
Вода дистиллированная - 91,74	11,0
Аэросил-380 - 7,48
Гексиламин - 0,78
Вода дистиллированная - 93,41	15,3
Аэросил-380 - 6,00
Гексиламин - 0,59.
Вода дистиллированная - 93,15	12,0
Аэросил-380 - 6,00
Гексиламин - 0,85
Вода дистиллированная - 95,40	23,6
Аэросил-380 - 4,00
Гексиламин - 0,60

Способ получения сорбента для очистки водных поверхностей от углеводородной пленки на основе диоксида кремния, отличающийся тем, что к суспензии диоксида кремния марки Аэросил - 380 с концентрацией твердой фазы 4-7,48% (мас.%) добавляют в качестве гидрофобизатора катионный ПАВ - гексиламин в количестве 0,59-0,85% (мас.%) при одновременном встряхивании или взбивании и последующем осушении полученной объемной пены до образования твердого высокопористого образца.