Сорбент для очистки объектов окружающей среды

 

Изобретение относится к сорбентам и может быть использовано для очистки воды и грунтов, загрязненных нефтью, маслами, жирами и различными тяжелыми углеводородами (мазут, кислые гудроны и т.д.). Сорбент для очистки объектов окружающей среды, загрязненных углеводородами, содержит органический горючий материал, битум, в виде раствора в легком углеводороде или водной эмульсии и дисперсный алюмосиликат, гидролизованный до 2≤рН≤5, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 0,5-5; дисперсный гидролизованный алюмосиликат - 1-3; торф (в пересчете на сухое вещество) - 92-98,5. Сорбент имеет высокую пористость и сорбционную емкость и позволяет осуществлять очистку воды как на поверхности, так и по объему, а также твердых поверхностей грунтов, загрязненных нефтью и другими углеводородами. 4 табл.

Изобретение относится к сорбентам и может быть использовано для очистки воды и грунтов, загрязненных нефтью, маслами, жирами и различными тяжелыми углеводородами (мазут, кислые гудроны и т.д.).

Известен сорбент, включающий торф, подсушенный до 23-25% влажности, спрессованный под давлением 140-150 МПа в брикеты, гидрофобизированный при температуре 250-280^oС без доступа воздуха; в качестве гидрофобных агентов выступают водонерастворимые углеродосодержащие продукты, выделяющиеся вместе с водой из твердого органического вещества торфа при высокой температуре; гидрофобизация торфяного сорбента весьма целесообразна, так как позволяет повысить сорбционную емкость сорбента, см. RU 2116128.

Недостатком этого технического решения является необходимость высотемпературной обработки материала (практически, осуществление пиролиза) без доступа воздуха, а также прессование под чрезвычайно высоким давлением (140-150 МПа). Это обусловливает необходимость наличия специального дорогостоящего оборудования и высокиеэнергозатраты; кроме того, получение такого сорбента сопряжено с возможностью воспламенения горючего материала - торфа.

Известен сорбент для очистки воды от нефти и нефтепродуктов, содержащий торф, негидролизованный природный алюмосиликат - цеолит, смесь анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ и пенографит, см. RU 2126714.

Данный сорбент обладает, по мнению его создателей, избирательной сорбцией нефтепродуктов при повышенной сорбционной емкости и может быть многократно использован.

Действительно, в сухом виде этот сорбент имеет высокую пористость, однако ввиду гидрофильности цеолита последний при взаимодействии с водой впитывает ее, что обусловливает снижение сорбционной емкости. Кроме того, сорбент имеет весьма высокую стоимость, в связи с тем, что цеолит является редким дорогостоящим природным материалом. Кроме того, используемые в сорбенте смесь ПАВ и пенографит также имеют высокую стоимость.

Известен сорбент для очистки воды от нефтепродуктов, содержащий битум, кусковой органический горючий материал, мелкодисперсный порошкообразный органический горючий материал, при этом суммарный объем битума и мелкодисперсного порошкообразного материала в сорбенте составляет 10-40%, а объем битума составляет 15-80% от суммы объема битума и мелкодисперсного порошкообразного материала; в качестве мелкодисперсного порошкообразного органического горючего материала содержится материал, выбранный из группы: пылевидное топливо, угольная пыль, сланцевая пыль, торфяная пыль, древесная мука, см. RU 2045334.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Действительно, битум и указанный твердый горючий материал являются дешевыми. Однако получение сорбента сопряжено с необходимостью осуществления дорогостоящего процесса высокотемпературного нагревания битума до текучего состояния (до 180^oС) с целью гомогенизации его составляющих и тщательного перемешивания с порошковыми наполнителями. Фактически при этом получается асфальтовое вяжущее на тонкодисперсном, органическом накопителе, которое связывает кусковой материал. Удельная поверхность такого материала весьма невысокая, из-за большой плотности получаемого "асфальтового" вяжущего, практически, не имеющего пор, что обусловливает недостаточную сорбционную емкость сорбента. Кроме того, этот сорбент может быть применен только для использования в качестве насыпного фильтрующего материала для поглощения нефтепродуктов, диспергированных по всему объему воды; сорбент не может быть использован для очистки водных и твердых поверхностей; следует также отметить в качестве недостатка прототипа чрезвычайно большой расход битума (до 80% от суммы объема битума и порошкообразного материала).

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания недорогого сорбента, имеющего высокую пористость и, соответственно, большую сорбционную емкость, позволяющего осуществлять очистку воды как на поверхности, так и по объему, а также твердых поверхностей грунтов, загрязненных нефтью и другими углеводородами.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что сорбент для очистки объектов окружающей среды, загрязненных углеводородами, содержащий органический горючий материал и битум, содержит битум в виде раствора в легком углеводороде или водной эмульсии, а также дополнительно содержит дисперсный алюмосиликат, гидролизованный до 2≤рН≤5, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битум - 0,5 - 5 Дисперсный гидролизованный алюмосиликат - 1 - 3 Торф (в пересчете на сухое вещество) - 92 - 98,5 Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает важные, принципиально новые свойства сорбента.

Поскольку использован битум, растворенный в легком углеводороде (бензине, керосине, лигроине и т.д.) или в виде водной эмульсии (катионактивной или на твердых эмульгаторах), то обеспечивается наиболее рациональное распределение битума на поверхностях отдельных волокон торфа в виде мономолекулярных пленок; при этом пористость и сорбционные свойства торфа практически не снижаются, в то время как в сорбенте-прототипе битум заполняет поры и капилляры органического компонента, который фактически при этом исключается из процесса сорбции загрязнителей.

Кроме того, исходный гидрофильный материал - торф приобретает не свойственные ему в природе гидрофобные качества, что повышает его сорбционную емкость в отношении гидрофобных углеводородов (нефть, нефтепродукты и т.п.) за счет приобретенного торфом химического сродства к указанным загрязнителям. Гидролизованные до 2≤рН≤5 дисперсные алюмосиликаты, находясь на поверхности волокон торфа в неравновесном состоянии, стремятся к исходному химическому равновесию и восстанавливаются за счет хемосорбции легко подвижных мономерных органических и неорганических компонентов торфа (гуминовых кислот, оксидов, солей металлов и т.д.). Это обеспечивает химическую стабильность сорбента в водной среде, то есть сорбент, практически, не подвержен гидролизу, что подтверждается тем, что он не окрашивает воду, как это свойственно всем известным торфяным сорбентам.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сорбент приготавливают следующим образом. Торф при естественной влажности перемешивают с дисперсными гидролизованными алюмосиликатами в виде водной суспензии до их равномерного распределения. Затем в полученную смесь вводят раствор битума в легком углеводороде или водную эмульсию битума, и смесь снова перемешивают до равномерного состояния. После этого смесь выдерживают на воздухе при положительных температурах до испарения легкого углеводородного растворителя и воды. Для ускорения этого процесса можно использовать низкотемпературную сушку (90-130^oС). После этого сорбент готов к использованию.

Конкретные примеры изготовления и применения сорбентов, а также их характеристики приведены в таблицах 1-4.

Для изготовления сорбента использованы доступные химические реагенты и обычное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Сорбент для очистки объектов окружающей среды, загрязненных углеводородами, содержащий органический горючий материал и битум, отличающийся тем, что он содержит битум в виде раствора в легком углеводороде или водной эмульсии, а также дополнительно содержит дисперсный алюмосиликат, гидролизованный до 2≤рН≤5, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битум - 0,5-5 Дисперсный гидролизованный алюмосиликат - 1-3 Торф (в пересчете на сухое вещество) - 92-98,5в

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4