Магнитный сорбент для сбора нефти, масел и нефтепродуктов



Магнитный сорбент для сбора нефти, масел и нефтепродуктов
Магнитный сорбент для сбора нефти, масел и нефтепродуктов

Владельцы патента RU 2646084:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) (RU)

Изобретение может быть использовано для удаления нефти, масел и нефтепродуктов с поверхности воды и поверхностного слоя почвы или грунта. Сорбент выполнен гранулированным. Диаметр гранул составляет 1-3 мм. В состав сорбента входят магнитный наполнитель в виде металлического порошка из оксидов Fe3O4 с размером частиц 5-10 мкм, в количестве 8-12%, низинный торф в количестве 75-80% и атактический полипропилен в количестве 8-17%. Низинный торф предварительно перед смешиванием высушен при температурах 105, 120 и 150°С в течение двух, одного и получаса соответственно. Сорбент обладает магнитными свойствами, высокой поглощающей способностью и плавучестью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области производства сорбентов для удаления нефти и нефтепродуктов из воды, других жидких сред, а также с поверхностного слоя почвы или грунта.

Известен способ получения сорбента, предназначенного для удаления нефти и нефтепродуктов, обладающего плавучестью, высокой поглощающей способностью, включающего вулканизат на основе изопренового каучука и вулканизирующую систему, а также - латексную пенорезину (RU 2104780, опубл. 20.02.1998). Однако этот сорбент не обладает магнитными свойствами, что затрудняет сбор и утилизацию уже поглощенных нефти и нефтепродуктов.

Известен пористый магнитный сорбент (RU 2241537, опубл. 10.02.2014), включающий полимерную пористую матрицу и магнитный материал. В качестве полимерной матрицы он содержит пористый сшитый или сверхсшитый полимер со степенью сшивки не менее 60%, удельной поверхностью 800-1900 м2/г и содержанием открытых пор 60-100% от суммарного объема пор, а в качестве магнитного материала содержит магнитный наполнитель с размером частиц от 1 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

вышеуказанный сшитый или
сверхсшитый пористый полимер
со степенью сшивки не менее 60% 35-85
вышеуказанный магнитный
наполнитель 15-65

Недостатком указанного сорбента является сравнительно сложная технология его изготовления с использованием веществ - экологических загрязнителей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других углеводородов (RU 2462303, опубл. 27.09.2012).

Указанный порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других нефтепродуктов, представляющий собой продукт горнообогатительных комбинатов, содержит ферромагнетики железной руды в виде Fe3O4 и/или Fe2O3 и неорганическое связующее в виде диоксида кремния SiO2 из той же руды при следующем соотношении (мас.%):

Fe3O4 и/или Fe2O 5-59
SiO2 41-95

При этом поверхность сорбента гидрофобизирована высокомолекулярным органическим реагентом, состоящим из углеводородного раствора изобутиламина или гексиламина, или аминового реагента, использованного при флотационном обогащении железной руды.

Технология получения сухого железорудного концентрата включает последовательно процессы дробления железной руды, магнитной сепарации, обратной флотации катионными поверхностно-активными веществами, фильтрации и сушки. В процессе обратной флотации от руды отделяют не оксиды железа, а примесь кварц. Флотацию кварца проводят в щелочной среде с применением ацетатных солей эфиров первичных моно- и диаминов при депрессии минералов железа щелочным крахмалом. Оставшаяся пульпа обогащается минералами железа. Пульпу фильтруют, полученную пасту сушат для получения сухого концентрата. Сухой железорудный концентрат и хвосты после обратной флотации содержат амины.

Недостатком выбранного прототипа является сравнительно сложная технология изготовления, относительно высокая стоимость гранул и сравнительно низкая плавучесть уже поглотивших нефть гранул из-за большого их удельного веса.

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является повышение плавучести магнитного сорбента, поглощающей способности по отношению к нефти и нефтепродуктам, а также снижение экологических и технологических затрат на его изготовление.

Для решения указанной проблемы заявляемый в качестве изобретения магнитный сорбент для сбора нефти, масел и нефтепродуктов выполнен в виде гранул диаметром 1-3 мм и содержит порошок Fe3O4, окисленный атактический полипропилен и низинный торф. Низинный торф предварительно подвергнут последовательной трехступенчатой сушке: при 105°С в течение двух часов, при 120°С в течение одного часа и при 150°С в течение 30 минут.

Соотношение компонентов (мас.%) в составе заявляемого сорбента следующее:

порошок Fe3O4 8-12
окисленный атактический полипропилен 8-17
низинный торф 75-80

Размер частиц порошка Fe3O4 (магнитного наполнителя) при смешивании компонентов в частном случае составляет 5-10 мкм, возможно применение иного размера. Так как размеры торфяного порошка находятся в диапазоне от нескольких мкм до нескольких мм, то выбор размера частиц магнитного наполнителя осуществляется согласно соотношению их удельных поверхностей.

Чтобы торф обладал высокой поглощающей способностью, необходимо, чтобы он был достаточно сухим, но при этом имел строго определенную влажность, не меняя некоторой пороговой величины, которая по литературным данным составляет не более 0,05 мас.%. Установлено, что превышение температуры сушки 120°С приводит к избыточному удалению влаги из массы торфа, поскольку после 120°С резко снижается влажность, а следовательно, пористость и поглощающая способность торфа. Данная техническая проблема решается тем, что для получения пористого магнитного сорбента низинный торф, согласно изобретению, подвергают последовательной ступенчатой сушке при 105, 120 и 150°С в течение двух, одного и получаса соответственно. В ходе экспериментов было установлено, что с повышением температуры по ступенчатому механизму поглощающая способность торфа, как сорбента, существенно увеличивается. После того, как ступенчато высушенный низинный торф в количестве 75-80% смешивают с порошком Fe3O4 в количестве 8-12% и с окисленным атактическим полипропиленом в количестве 8-17%, а затем высушивают и гранулируют в виде шариков-сфер диаметром 1-3 мм, полученный сорбент наряду с магнитными свойствами обладает повышенной плавучестью и поглощающей способностью. Процентное соотношение компонентов получено экспериментальным путем. В таком соотношении обеспечивается наилучший результат по удалению нефти и нефтепродуктов.

При очистке загрязненной поверхности сначала устраивают ограждающие боны, поверхность которых покрывается магниточувствительным материалом. После включения внешнего электромагнитного поля, ограждающие боны удерживаются на воде, при необходимости сталкиваются в нужном фокусе и не дают расплываться нефтяному пятну, что особенно важно при аварийных ситуациях.

В качестве магниточувствительного материала можно использовать окисленный атактический полипропилен (как связующее), смешанный с порошком Fe3O4, что в значительной мере упрощает процесс сбора и утилизации нефтепродуктов.

Получение и применение сорбента показано на конкретных примерах.

Пример 1

Низинный торф Орловского месторождения Томской области последовательно высушивают при 105, 120 и 150°С в течение 2, 1, 0.5 часа соответственно, смешивают с порошком Fe3O4 размером частиц 5-10 мкм и гидрофобным связующим - окисленным атактическим полипропиленом и формируют гранулы-шары диаметром 1 мм.

Поверхность ограждающих бонов также покрывается смесью окисленного атактического полипропилена с порошком Fe3O4 любым способом, например, распылителем-краскопультом, кистью и т.д. После этого в воду, объемом 10 литров, заливают нефть объемом 1 литр, которая расплывается по поверхности. Нефтяное или масляное пятно в воде ограничивается магнитными бонами. Затем в воду с нефтяным пятном засыпают предлагаемый магнитный сорбент на основе торфа в количестве 100 г/м2 поверхности площади пятна. Поглощающая способность гранул очень высокая, их плавучесть сохраняется в течение месяца. Данный состав, как сорбент, обладающий магнитными свойствами, был испытан не только для извлечения нефтепродуктов из воды, но и из грунта или почвы.

После включения источника внешнего электромагнитного поля магнитные ограждающие боны стягиваются в сторону уменьшения площади пятна разлива нефтепродукта, магнитные гранулы сорбента собираются в агрегаты с той силой и в той мере, которая необходима и которая контролируется величиной внешнего магнитного поля. После этого их легко удалять (извлекать из среды: воды или почвы) и утилизировать. Гранулы после центрифугирования могут подвергаться регенерации и подготавливаться к повторному многократному использованию.

Приведенный состав магнитного сорбента с размером гранул 1 мм для примера 1 отвечает следующему содержанию ингредиентов (в мас.%):

низинный торф 75
порошок Fe3O4 8
окисленный атактический полипропилен 17

Пример 2

Сорбент на основе торфа, обладающий магнитными свойствами, выполненный по примеру 1, но с размером гранул 2 мм и содержанием ингредиентов следующего состава (в мас.%):

низинный торф 77
порошок Fe3O4 10
окисленный атактический полипропилен 13

Пример 3

Магнитный сорбент по примеру 1, выполненный с размером гранул

диаметром 3 мм при следующих соотношениях ингредиентов (в мас.%):

низинный торф 80
порошок Fe3O4 12
окисленный атактический полипропилен 8

Полученные свойства и характеристики сорбента для составов, указанных в примерах 1-3, отражены в таблицах 1, 2.

Для сравнения подобные испытания были проведены для сорбента по прототипу с содержанием 8% Fe3O4, 92% SiO2 и следами амина. Полученные данные также приведены в таблицах 1, 2.

Свойства сорбента для извлечения нефти и нефтепродуктов из воды и водных растворов

Свойства сорбента для извлечения нефти и нефтепродуктов из почвы

Состав магнитного сорбента по примеру 2, как в таблице 1 (для воды), так и в таблице 2 (для почвы) является оптимальным.

При этом, по сравнению с прототипом, предложенный магнитный сорбент, как видно из таблиц, превосходит по своей эффективности. Изготовление сорбента превосходит прототип по технологической простоте и экономическим затратам на его создание. Огромные запасы торфа, как местного сырья, отходов магнитного наполнителя и атактического полипропилена позволяют широко варьировать состав сорбента.

Использование клея на основе окисленного атактического полипропилена, смешанного с порошком Fe3O4, для покрытия поверхности ограждающих бонов позволяет управлять процессом очистки среды от нефти и нефтепродуктов с помощью предлагаемого сорбента, как при загрязнении водной среды, так и почвы или грунта.

1. Магнитный сорбент для сбора нефти, масел и нефтепродуктов, выполненный в виде гранул диаметром 1-3 мм, содержащий порошок Fe3O4, окисленный атактический полипропилен и низинный торф, предварительно подвергнутый последовательной трехступенчатой сушке: при 105°С в течение двух часов, при 120°С в течение одного часа и при 150°С в течение 30 минут, при этом он содержит компоненты при следующем соотношении (мас.%):

порошок Fe3O4 8-12
окисленный атактический полипропилен 8-17
низинный торф 75-80

2. Магнитный сорбент по п. 1, отличающийся тем, что размер частиц порошка Fe3O4 составляет 5-10 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сорбционных материалов для очистки и обеззараживания водных и газовых сред. Биологически активный сорбент содержит подложку из пористого сорбционного материала из хлорметилированного сополимера стирола и дивинилсодержащего сшивающего агента.

Группа изобретений относится к области синтеза сорбентов, которые, в частности, могут быть использованы в медицине. Заявленный сорбционный материал содержит пористый носитель, функциональные группы на поверхности которого ковалентно связаны с лигандом, способным к образованию прочных комплексов с бактериальными эндотоксинами.

Группа изобретений относится к продуктам для регулирования влажности в замкнутой среде. Заявленная композиция выполнена в гелеобразной форме и содержит хлорид магния, целлюлозу, выбранную из гидроксипропилметилцеллюлозы и метилгидроксиэтилцеллюлозы, и воду.

Изобретение относится к способу получения полиметилметакрилата для его использования в аналитическом приборостроении, в частности в способах экстракционных процессов с применением раздельных сред.

Изобретение относится к технологии производства сорбентов для очистки водной среды от нефти и нефтепродуктов. Волокнистый целлюлозный материал подвергают предварительной вакуумной дегазации и обезвоживанию и пропитывают в вакууме подготовленным раствором тетрахлорэтилена с 0,4-0,5 мас.% содержанием окисленного атактического полипропилена.

Техническое решение относится к композиционным материалам для очистки жидких сред фильтрацией. Композиционный материал выполнен из двух слоев.

Изобретение относится к области получения неорганических сорбентов. Предложенный способ включает алкоксилирование тетрахлорида циркония избытком изопропилового спирта в дибутиловом эфире при нагревании, с последующим последовательным алкоксилированием тетрахлорида титана изопропиловым спиртом в среде алкосипроизводных тетрахлорида циркония при нагревании, с последующим взаимодействием полученных смешанных алкосипроизводных циркония и титана с тетраэтоксисиланом.
Изобретение относится к способам получения супервпитывающих полимеров. Предложен способ получения супервпитывающего полимера, включающий а) проведение для композиции мономера, содержащей (мет)акриловую кислоту и инициатор полимеризации, термической полимеризации или фотополимеризации с получением полимерного гидрогеля, b) высушивание полимерного гидрогеля, с) размалывание высушенного полимерного гидрогеля до размера частиц 150-850 мкм, d) добавление к размолотому полимерному гидрогелю частиц, характеризующихся i) площадью удельной поверхности согласно методу БЭТ в диапазоне от 300 до 1500 м2/г и ii) пористостью, составляющей 50% и более, и поверхностного сшивателя и е) проведение реакции поверхностного сшивания.

Изобретение относится к способу получения пористых координационных полимеров структуры MOF-177. Способ включает смешение соли - ацетата цинка и 1,3,5-трифенилбензол-p,p',p''-трикарбоновой кислоты, взятых в массовом соотношении 2,5-4,5:1, в присутствии растворителя, в количестве, достаточном для полного растворения реагентов, последующее нагреванием полученной реакционной смеси под воздействием СВЧ-излучения и выделение целевого продукта.

Изобретение относится к области получения вспененной полимерной композиции для изготовления сорбентов. Композиция для полимерного сорбента содержит (вес.%): карбамидоформальдегидная смола 25-30; эмульгирующая-стабилизирующая добавка 4-6; пенообразователь 3-5; хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена 10-13; пыль электрофильтров алюминиевого производства 8-14; кислотный отвердитель 9-12; вода – остальное.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и сможет быть использовано для получения гранулированных сорбентов. Целлюлозосодержащие отходы табачно-махорочного производства растительного происхождения в виде табачной пыли смешивают с водной суспензией бентонитовой глины, имеющей соотношение (мас.ч.): бентонитовая глина:вода, равное 3:5.

Изобретение относится к извлечению ионов тяжелых металлов сорбцией. Предложен способ модифицирования сорбента, используемого для извлечения ионов тяжелых металлов.

Изобретение относится к технологии производства сорбентов для очистки водной среды от нефти и нефтепродуктов. Волокнистый целлюлозный материал подвергают предварительной вакуумной дегазации и обезвоживанию и пропитывают в вакууме подготовленным раствором тетрахлорэтилена с 0,4-0,5 мас.% содержанием окисленного атактического полипропилена.

Изобретение может быть использовано в мембранных и сорбционных технологиях, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод.
Изобретение относится к области сорбционной очистки вод. Предложен сорбент для очистки водных сред от мышьяка.

Изобретение относится к сорбентам, которые могут быть использованы для сбора и удаления жидких и газообразных отходов производства, в частности для сбора и утилизации выделений продуктов жизнедеятельности человека и домашних животных.

Изобретение относится к технологии получения органоминеральных сорбентов, которые могут быть использованы для очистки водных растворов и сточных вод от тяжелых металлов.

Изобретение относится к производству гранулированных сорбентов на основе природных полимеров, которые могут применяться для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов, а также для сбора нефтепродуктов с почвы и других поверхностей вблизи автозаправочных станций.
Изобретение относится к области очистки газов от органических и неорганических химических веществ и может быть использовано для очистки воздушной среды. Предложен новый композиционный сорбент для газовой среды, содержащий силикагель или гидролизный лигнин в качестве основы, при этом на поверхности частиц силикагеля и лигнина, и частично в макропорах, закреплены частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующиеся в процессе термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования в присутствии катализатора трифторида кобальта.

Изобретение относится к сорбентам для поглощения нефти. Предложен сорбент-активатор, представляющий собой наноструктурированный углерод-кремнеземный композит, полученный из смеси шунгита с рисовой шелухой при их массовом соотношении в смеси на 6 частей шунгита 1-24 части рисовой шелухи.
Изобретение относится к получению сорбентов. Предложен способ получения пористого магнитного сорбента нефтепродуктов.

Изобретение может быть использовано для удаления нефти, масел и нефтепродуктов с поверхности воды и поверхностного слоя почвы или грунта. Сорбент выполнен гранулированным. Диаметр гранул составляет 1-3 мм. В состав сорбента входят магнитный наполнитель в виде металлического порошка из оксидов Fe3O4 с размером частиц 5-10 мкм, в количестве 8-12, низинный торф в количестве 75-80 и атактический полипропилен в количестве 8-17. Низинный торф предварительно перед смешиванием высушен при температурах 105, 120 и 150°С в течение двух, одного и получаса соответственно. Сорбент обладает магнитными свойствами, высокой поглощающей способностью и плавучестью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Наверх