Способ получения олеофильного сорбента для очистки воды, загрязненной нефтью
СПРСОТ5 ПОЛУЧЕНИЯ ОЛЕОФИЛЫЮГО СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ НЕФТЬЮ, путем покрытия частиц каолица полиизопреном, отличающийся тем; что, t целью повыгает ния гидрофобности сорбента, покрытие частиц каолина осуществляют обработкой изопреном из газовой фазы до содержания полиизопрена 1-2 мас.% по отношению к массе каолина. §
, СОЮЗ ССВЕТСНИХ
ONNV
РЕСПУБЛИК
0% (11) Эш В 01 3 20/16; С 02 F 1/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ о, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1 : -....
Н ABTOPCHOMV CBHQETEllbCTBY / (21) 3612788/23-26 (22) 30.06.83 .(46) 15.10.84. Бюл. й- 38 (72) В.А.Полушкин, В.А.Динер и В.А.Соколов (71) Центральный научно-исследовательский институт бумаги (53) 553.612:678.762.3:628.712(088.8) (56) 1. Патент США У 3634227, кл. 210-11, 1972.
2. Пилипенко А.Т. Технология получений, свойства и применение в водоочистке гидрофобного вспученного перлита. Т. 3, M. "Химия и технология воды", 1981, с. 242-247.
3. Патент Франции 11 2205486, кл. С 02 С 5/00, 1974 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЛЕОФИЛЬНОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДИ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ НЕФТЬЮ, путем покрытия частиц каолина полиизопреном, о т л и ч а юшийся тем; что, с целью повыше-, ния гицрофобности сорбента, покрытие частиц каолина осуществляют обработкой изопреном из газовой фазы до содержания полиизопрена 1-2 мас.7 по отношению к массе каолина.
1118406
Изобретение относится к области получения сорбентов для очистки воды, загрязненной плавающей нефтью, и предназначается для сбора пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности водоемов.
Известны различные сорбенты для очистки воды от плавающей нефти. В качестве сорбента используют каолин и бентонит (1).
Однако эти сорбенты отличаются малой нефтеемкостью и гидрофильны, поэтому существует опасность потопления частиц сорбента вместе с поглощенной нефтью, что оказывает вредное действие на флору и фауну водоемов.
Более эффективны для очистки воды от нефтяных пленок сорбенты, модифицированные гидрофобными, олеофильными веществами. При этом важно, что- 20 бы модификатор был прочно связан с минеральными частицами, посколько в противном случае сорбированные нефтепродукты могут вытеснять модификатор .с поверхности.
Известны способы получения олеофильных сорбентов путем обработки природных силикатов различными кремнийорганическими соединениями, наиболее эффективным из которых является способ получения олеофильного гидофобиого сорбента путем обработки риродного силикатного материала— вспученного перлита олигоэтилгидроксисилоксановой жидкостью ГКЖ-94.
В результате взаимодействия с поверхностными гидроксильными группами минерала происходит химическая прививка гидрофобизатора к субстрату.
Одновременно молекулы гидрофобизатора сшиваются в полисилоксановую плен" ку, обволакивающую частицы перлита.
После насьпцения. нефтью модифицированный сорбент не тонет в воде, соединяется на поверхности воды в агРегаты 45 и может быть легко собран f2) .
Недостатком известного способа является сложность технологии модифицирования сорбента: перед модифицированием сорбента предусмотрена его дополнительная обработка — вспучива" ние, которую осуществляют нагревом при высокой температуре, модифицирование проводят обработкой порошка во взвешанном состоянии, что необходимо во избежание слипания отдельных частиц. Для обработки используют разбавленные (1,5%) эмульсии или растворы модификаторов. Это в свой очередь требует сушки продукта.
Кроме того, сшитый кремнийорганический модификатор обладает не высокой сорбционной способностью по отношению к неполярным органическим жидкостям.
Наиболее бликзим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения олеофильного сорбента путем
1 покрытия .частиц алюмосиликата полиизопреном.
В известном способе покрытие частиц алюмосиликата полиизопреном осуществляют путем прививки готовых макромолекул полимера на поверхность мйнеральных частиц из жидкой фазы.
Для проведения прививки в раствор заранее синтезированного полимера вводят силикатный порошок и катион" ный инициатор, реакцию проводят при перемешивании. После реакции модифи цированный порошок промывают растворителем для удаления непривитого полимера и сушат. Соотношение привитого полимера и минерального сорбента составляет 90 10-10:90.
Полученный сорбент пригоден для очистки воды от примесей различных нефтепродуктов: углеводородов, мазута, битума и др. (3) .
Недостатками известного способа являются невысокая гидрофобность сорбента и, как следствие, его низкая плавучесть. Это связано C тем, что. силикатные минералы гидрофильны и полностью смачиваются водой, а полиизопрен обладает умеренной гидрофоб ностью и не может придать высокую степень плавучести модифицированному сорбенту.
Цель изобретения — повьппение гидрофобности сорбента.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения олеофильного сорбента для очистки воды, загрязненной нефтью путем покрытия частиц каолина полиизопреном, покрытие частиц каолина осуществляют обработкой изопреном из газовой фазы до содержания полиизопрена 1.. 2 мас.% по отношению к массе каолина.
Пары непрореагировавшего мономера удаляют продувкой воздухом, сушкой или вакуумированием.
Предлагаемый способ основан на каталитической активности каолина, 45 з 1118 обусловленной наличием на его поверхности кислотных центров. В процессе обработки изопреном из газовой фазы происходит полимеризация мономера с частичным образованием микросетчато5 го нолиизопрена.
При полимеризации винильных мономеров (стирола, метилстирола, простых виниловых эфиров и др.) из газовой фазы (a также изопрена из жидкой фа-. зы) на каолине образуются линейные полимеры, полностью экстрагируемые растворителями, а сшивания полимеров не происходит.
Кроме того, при предлагаемом способе обработки каолина изопреном из .газовой фазы в состав сшитого полиизопрена входят гидроксильные и карбонильные группы. Ориентация этих групп иа гидрофильную поверхность каолина сопровождается перестройкой структуры всего полимерного слоя. В результате такой перестройки гидрофобность полиизопрена существенно возрастает. Действительно, при полимеризации изопрена на поверхности каолина обычными способами прививочной полимеризации заметного повышения гидрофобности не наблюдается.
В процессе обработки изопреном
30 по предлагаемому способу улучшается сыпучесть порошка, поэтому при обра- . ботке не требуется перемешивание порошка и одновременно улучшаются его технологические качества.
Расход изопрена должен составлять
1-2Х от массы абсолютно сухого порошка. Если полимеризацию проводить до содержания полимера менее 2Х к массе порошка, то практически весь полимер подвергается сшивке и становится нерастворимым в органических растворителях. При большем содержании часть полимера экстрагируется неполряными органическими растворителями, что снижает эффективность сорбента. Если полимеризацию проводить до содержания полимера менее
1Х. от массы порошка, то последний недостаточно гидрофобируется.
Для характеристики сорбента выбраны следующие свойства: водопоглощение за 24 ч, предельный сорбционный объем по бензолу, капиллярный подсос за 24 ч, степень флотации, нефтеемкость
55 Для определения степени флотации навеску сорбента помещают в стакан с водой, перемешивают мешалкой в
406 4 течение 30 мин со скоростью 100 об/мин и. находят долю сорбента (в мас° . Х), оставшегося на поверхности.
Пример 1. В замкнутый сосуд емкостью 0,5 л помещают !00 г высуо шенного до постоянной массы при 150 С каолина Просяновского месторождения, вакуумируют для удаления остаточных о газов и при 17 С обрабатывают насыщенными парами изопрена в течение
11 мин. Расход изопрена определяют . по изменению объема в сосуде для мономера. После обработки каолин продувают воздухом. Получают сорбент с содержанием.полииэопрена 1,8Х и степенью флотации 100Х.
Пример 2..В условиях примера 1 обрабатывают каолин, изменяя время реакции, получая образцы с разным содержанием полиизопрена.
В табл. 1 представлены характерис, тики цолученных сорбентов, анализ которых показывает, что лишь при содержании полиизопрена от 1 до 2мас.X степень флотации составляет 100Х а количество экстрагируемого.полимера незначительно.
Пример 3. Получение сорбента ведут в условиях примера 1, изменяя температуру обработки и время реакции до содержания полиизопрена
1,8 мас.X..
Характеристики сорбентов приведе.ны в табл. 3, из которой видно, что условия проведения обработки не влияют на свойства сорбента, а лишь определяют время, необходимое для накопления нужного количества полимера.
Пример 4. Согласно прототипу готовят 5Х-ный раствор полиизопрена в бензоле. Колбу заливают 500 мл раствора полиизопрена нагревают до о
70 С, добавляют при перемешивании
50 г .каолина и 0,5 г свежеприготовленного треххлористого алюминия. Реакцию ведут 45 мин, смесь охлаждают, декантируют порошок, тщательно промывают его бензолом и сушат. Содержание полиизопрена на каолине составляет 10Х к массе исходного порошка.
Характеристики сорбента приведены в табл. 3.
Пример 5. Согласно известному способу f2) (базовый способ) в колбу заливают 1 л жидкости. ГКЖ-94 (концентрация 1,5X) нагревают до
О
80 С и при интенсивном перемешивании небольшими порциями вводят 50 г вспу1118406
Таблица
Образец, У
1 ) Характеристика
4 ) 2 3
12 14
3,5
Время обработки, мин
1,8
2,0
2,5
0,8
1,0
0,08
100 100
100
100
Степень флотации ченного перлита. После введения пос- ледней порции перлита перемешивание продолжают 30 мин, подцерживая указанную температуру. Порошок деканти-, руют и сушат при 250 С во взвешенном 5 слое, создаваемом потоком сжатого воздуха.
Заметного изменения грансостава перлита после модифицирования не происходит. Содержание привитого модификатора в олеофильном сорбенте составляет 2,8/ к массе исходного перлита.
Пример 6. В табл. 3 свойства сорбента, полученного но предла,гаемому способу, сопоставлены со свойствами сорбента,эолученного по прототипу и по способу, принятому за базовый.
Данные табл. 3 показывают, что сорбент, полученньп по предлагаемому способу, по гидрофобным свойствам существенно превосходит прототип (по водоноглощению в 5, но степени флотации в 1,3 раза), а по сорбицион- 2 ным свойствам не уступает. При этом содержание модификатора в сорбенте, полученном по предлагаемому.способу, в 5 раэ ниже, чем в прототипе.
Из данных табл. 3 также следует, ЗО что по основным эксплуатационным свойствам (водоноглощению и сорбционному объему бенэола) сорбент, полученный по предлагаемому способу, превосходит базовый более, чем в З5
2 раза. Капиллярный подсос и степень флотации у сорбентов имеют предельно возможные значения и поэтому оди.наковы. Наиболее полно гидрофобность
Общее количество полимера, Ж к массе каолина
Количество экстрагируемого полимера, % к общей массе полимера сорбента характеризуется водопоглощением, измеряемым эа 24 ч, в то время как степень флотации характеризует
"начальную" гидрофобность порошка.
Поэтому можно считать, что сорбент по предлагаемому способу сохранит плавучесть на поверхности водоема в течение более длительного времени.
Нефтеемкость у сорбента, полученного по предлагаемому способу, лишь незначительно (на 12%) ниже, чем у базового, что не снижает ere> качество в целом.
Дополнительно была исследована устойчивость модифицированного порошка к агрессивным средам. Для этого измеряли степень флотации модифицированного каолина на поверхности различных водных сред. Было установлено, что степень флотации на поверхности концентрированных плавиковой, соляной и серной кислот, а так1же водных ррстворов хлоридов кальция, натрия, магния и калия различной концентрации составляет 100%. Этй данные показывают, что модифицированный каолин можно использовать для очистки от нефти морской воды и различных агрессивных водных сред.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать сорбенты, которые по эксплуатационным свойствам значительно превосходят свойства прототипа: выше степень флотации, значительно ниже водопоглощение. Кроме того, способ проще в оформлении процесса и требует как минимум в
5 раз меньше модификатора — изопрена.
1118406
Т а б л и ц а 2
Образец, У
Характеристика в
Температура обработки, С
60
10
Время обработки, мин
Общее количество полимера, Х к массе каолина
1,8 1,8
1,8
О, t00
Степень флотации сорбента, %
100
100
Та блица 3
Прототип
Предлагаемый способ
Показатели
Базовый вариант
3 4
Водопоглощение за 24 ч, мас.%
20
0 16
0,07
0,2
0,2
0,2
20
Степень флотации, Ж
75 100
f00
100
100
Нефтеемкость, мас.%
700
800
700
700
700
Номера соответствуют образцам, полученным согласно примеру 2.
Редактор А. Гулько
Заказ 7319/6 Тирах 532 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.Ухгород, ул.Проектная, 4
Колйчество экстрагируемого полимера, X к общей массе полимера
Предельный сорбционный объем по бензолу, смэ /г
Капиллярный подсос за 24 ч, об.%
Составитель С.Староверов
Òåõðå@ Ì.Тепер Корректор А.Тяско
