Способ получения сорбента для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды

Изобретение относится к способам получения сорбентов из растительного сырья. Способ получения сорбента включает обработку предварительно высушенного и измельченного листового опада низкотемпературной плазмой высокочастотного разряда при давлении в разрядной камере 26,6 МПа, при силе тока на аноде 0,5 A и напряжении 7,5 кВ в течение 60 секунд. В качестве плазмообразующего газа используют смесь аргона с пропаном при их массовом соотношении газов 70:30. Сорбент рекомендован для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. Ёмкость полученного сорбента составляет 8 г/г, эффективность очистки от нефти - 99% при времени контакта 5 минут. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способам получения сорбентов из растительного сырья для охраны окружающей природной среды. Сорбент применяется для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.

Известны способы получения сорбентов на основе растительного сырья. К таким видам сырья относятся и продукты сельского хозяйства. Например, в качестве такого сырья применяют необработанную лузгу зерен гречихи (патент RU 2114064, C02F 1/28, 1998), термообработанную лузгу зерен риса (патент RU 2259875, B01J 20/24, C02F 1/28, 2005). Известно применение карбонизованной лузги зерен гречихи (патент RU 2031849, C02F 1/28, 1995) для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды и из сточных вод. Для очистки воды от масляных загрязнений применяется карбонизованная лузга зерен риса (патент RU 2036843, C02F 1/28, 1995).

Сорбенты, полученные известными способами, характеризуются невысокой сорбционной емкостью (до 6 г/г).

В качестве прототипа выбран способ получения сорбента для удаления нефти и нефтепродуктов из жидких сред (патент RU 2259874, B01J 20/24, C02F 1/28, 2005). Способ включает термообработку шелухи гречихи при температуре 460-700°C в плазме высокочастотного разряда пониженного давления.

Недостатками данного сорбента являются невысокая сорбционная емкость 4,0-6,0 г/г и относительно длительное время контакта сорбента с загрязнителем.

Заявляемое изобретение позволяет решить задачу получения сорбента из растительного сырья с более высокой сорбционной емкостью и меньшим временем контакта его с поллюантом, что позволит быстро ликвидировать разливы, предотвращая растворение легких фракций нефти.

Поставленная задача решается способом получения сорбента для удаления нефтехимических загрязнений с поверхности воды, включающим обработку предварительно высушенного и измельченного листового опада низкотемпературной плазмой высокочастотного разряда при давлении в разрядной камере 26,6 Па, силе тока на аноде 0,5 A, напряжении 7,5 кВ в присутствии пропана при массовом соотношении плазмообразующий газ аргон:пропан 70:30 в течение 60 секунд.

Техническим результатом изобретения является увеличение сорбционной емкости получаемого сорбента на 30% и сокращение времени контакта сорбента с загрязнителем в три раза по сравнению с прототипом.

Сущность изобретения заключается в следующем. Листовой опад имеет пористую структуру и обладает хорошими адсорбционными свойствами, которые обусловлены наличием в его составе лигнина и целлюлозы, кроме того, он является отходом при смете с городских территорий. Для увеличения его сорбционной емкости проводят плазменную обработку высушенного и измельченного опада. Для обработки используют низкотемпературную высокочастотную плазму при давлении 26,6 Па, силе тока на аноде 0,5 A и напряжении 7,5 кВ. При указанных режимах температура в разрядной камере высокочастотной плазменной установки составляет 70-100°C. При этих условиях происходит изменение структуры материала без разложения органической матрицы. Использование пропана способствует увеличению сорбционной емкости. Массовое соотношение плазмообразующий газ аргон:пропан, равное 70:30 соответственно, является оптимальным для достижения технического результата. Время обработки сорбента составляет 60 секунд и является оптимальным для проведения процесса, так как при дальнейшем увеличении времени обработки сорбционная емкость практически не изменяется.

Примеры выполнения способа

Пример 1. Листовой опад высушивают на открытом воздухе при температуре не ниже 15°C до постоянной массы, затем измельчают до размеров, не превышающих 10 мм. Полученный материал загружают в камеру высокочастотного генератора в тканевых мешках. Затем создают разрежение в камере до давления 26,6 Па. Нагрев плазмообразующего газа до состояния плазмы проводится под действием электромагнитного поля. Режим плазменной обработки регулируют путем задания на аноде плазмотрона напряжения в 7,5 B и силы тока 0,5 A. Вместе с плазмообразующим газом аргоном в камеру подают пропан при массовом соотношении газов 70:30 соответственно. Расход газовой смеси составляет 0,06 г/с. Обработку проводят в течение 60 секунд.

Пример 2. Аналогичен примеру 1, время обработки - 30 мин.

Для сравнения был получен сорбент по примеру 1, но без использования пропана.

Сорбционную емкость полученных сорбентов определяли следующим способом: в чашки Петри помещали латунную сетку, наливали по 20 мл девонской нефти и сплошным слоем наносили исследуемый сорбент в количестве 1 г. Через определенные промежутки времени (5, 15, 30, 45, 60 мин) с помощью сетки снимали исследуемый образец, давали стечь некоторой части нефти с образца и взвешивали. Сорбционную емкость определяли как отношение массы поглощенной нефти к массе материала, потраченного на сорбцию.

Испытания эффективности работы сорбента проводили при сборе нефтепродуктов с поверхности воды. Использовали девонскую нефть Тумутукского месторождения.

Испытание проводили следующим образом. На поверхность модельной воды наносили фиксированное количество нефти. Далее на нефтяное пятно наносили полученный сорбент и через 5, 15 и 30 минут механическим способом собирали насыщенный нефтепродуктами сорбент. После очистки отбирали пробы воды и методом экстрагирования определяли в ней остаточное содержание нефти.

Полученные данные приведены в таблице.

Как видно из таблицы, сорбент, полученный заявляемым способом (пример 1), характеризуется более высоким значением сорбционной емкости по сравнению с прототипом. Оптимальное время сорбции нефтепродуктов с поверхности воды составляет 5 минут, что в 3 раза меньше по сравнению с прототипом при более высокой эффективности очистки.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать сорбент из листового опада с сорбционной емкостью, превышающей сорбционную емкость прототипа на 30%. Полученный сорбент обладает эффективностью 99% при меньшем времени контакта сорбента с загрязнителем по сравнению с прототипом.

Способ получения сорбента для удаления нефтехимических загрязнений с поверхности воды, включающий обработку растительного сырья высокочастотной плазмой, отличающийся тем, что в качестве сырья используют предварительно высушенный и измельченный листовой опад, а обработку проводят низкотемпературной плазмой высокочастотного разряда при давлении в разрядной камере 26,6 Па, при силе тока на аноде 0,5 А и напряжении 7,5 кВ в присутствии пропана при массовом соотношении плазмообразующий газ аргон:пропан 70:30 в течение 60 секунд.