Способ получения сорбента для очистки водной поверхности от нефти и нефтепродуктов

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. Атактический полипропилен окисляют в течение от 4 до 6 ч при 180-250°С и растворяют в тетрахлорэтилене. После пропитки остаток раствора сливают и возвращают в рецикл процесса пропитки. Пропитанный материал подвергают вакуумной сушке до постоянного веса. Откачиваемые пары пропускают через гидрозатвор, заполненный используемым для пропитки раствором, конденсируют и возвращают в рецикл процесса пропитки. Изобретение обеспечивает получение гидрофобного сорбента с улучшенными эксплуатационными свойствами. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии производства сорбентов для очистки водной среды от нефти и нефтепродуктов при их случайных или аварийных разливах, а также для очистки сточных вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

Известен способ получения сорбента нефтепродуктов (патент РФ №2071828, B01J 20/22, опубл. 20.01.1997 г.), включающий обработку носителя раствором активных органических веществ. В качестве носителя используют волокнистый натуральный или синтетический материал, а в качестве раствора органического вещества используют растворы алкилкарбоновых кислот, высших алифатических спиртов, их эфиров, полиолефинов или парафинов в среде органического низкокипящего растворителя, выбранного из класса углеводородов, галогенуглеводородов, эфиров, сульфоксидов. При этом обработку ведут при комнатной температуре в течение 10-60 мин при концентрации активного органического вещества в растворе от 0,1 до 1,0 мас. %, а после обработки сорбент высушивают до постоянного веса при комнатной температуре. Этот способ не обеспечивает многократного использования сорбента при сборе нефтепродуктов, так как активное вещество, наносимое на носитель, легко смывается нефтью и нефтепродуктами.

Известен способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов и тяжелых металлов (патент РФ №2132226, B01J 20/06, B01J 20/22, опубл. 29.06.1999 г. ), включающий обработку волокнистого носителя четыреххлористым титаном с последующим гидролизом водой и сушкой. В качестве волокнистого носителя используют целлюлозосодержащий материал. Четыреххлористый титан используют в виде его 2-7%-ного раствора в углеводородах С5-С7. Процесс ведут до содержания диоксида титана в сорбенте от 5 до 15 мас. %. В этом способе используют горючий растворитель. Процесс получения сорбента сложен, так как многостадиен. Полученный сорбент не обладает плавучестью и поэтому не пригоден для сбора нефти с водных поверхностей.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды (патент РФ 2463106, B01J 20/30, опубл. 10.10.2012), заключающийся в гидрофобизации волокнистого целлюлозного материала раствором окисленного атактического полипропилена в тетрахлорэтилене и последующей сушке горячим воздухом до постоянного веса. Наличие карбоксильных групп в окисленном атактическом полипропилене позволяет создавать прочную связь с целлюлозой за счет образования водородной связи между карбонильными группами целлюлозы и карбоксильными группами полимера, что обеспечивает высокую устойчивость сорбента к вымыванию из него полимера нефтепродуктами и высокую гидрофобность сорбента. Кроме того, окисленный атактический полипропилен образует с поверхностью целлюлозы соединения типа кластеров, что существенно увеличивает сорбционные свойства природных волокон. Указанные свойства позволяют обеспечить многократность использования сорбента. В этом способе получения сорбента не определены условия подготовки волокнистого целлюлозного материала для пропитки. До обработки волокнистый целлюлозный материал обладает свойствами гидрофильности. В процессе хранения и транспортировки он удерживает воду, которая закрывает микропоры в целлюлозном материале и не позволяет обеспечивать максимальное качество пропитки материала тетрахлорэтиленом, модифицированного окисленным атактическим полипропиленом. Из-за низкой степени растворимости тетрахлорэтилена в воде - 0,04 мас. %, тетрахлорэтилен в процессе пропитки не может проникнуть в микропоры, перекрытые водой. В указанном способе изготовления сорбента применен способ сушки обработанного целлюлозного материала горячим воздухом при температуре 80-100°С, с последующей конденсацией в теплообменниках отходящих паров тетрахлорэтилена с растворенным в нем окисленным атактическим полипропиленом. Указанный способ улавливания паров раствора окисленного атактического полипропилена в тетрахлорэтилене из потока горячего воздуха не может предотвратить выбросов в атмосферу тетрахлорэтилена, который под воздействием солнечного света разлагается с выделением токсичного фосгена.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение безопасности безотходной технологии производства гидрофобного волокнистого сорбента, повышение гидрофобных свойств сорбента, повышение сорбционных свойств сорбента по отношению к нефти и нефтепродуктам, улучшение регенерационных свойств сорбента для поддержания его высокой сорбционной способности по отношению к сорбируемым продуктам.

Поставленная задача решена за счет того, что в предлагаемом способе получения сорбента для очистки водной и земной поверхности и подводной среды, так же как и в прототипе, проводят гидрофобизацию волокнистого целлюлозного материала раствором атактического полипропилена в тетрахлорэтилене, при этом производят предварительную подготовку целлюлозного материала путем вакуумной дегазации и обезвоживания, производят пропитку целлюлозного материала и последующую вакуумную сушку полученного сорбента до его постоянного веса, улавливают в гидрозатворе отходящие в процессе вакуумной сушки пары раствора и возвращают их в рецикл процесса пропитки.

Согласно изобретению атактический полипропилен окисляют при температуре от 180 до 250°С в течение от 4 до 6 ч, растворяют его в тетрахлорэтилене и получают 0,4-0,5 мас. % раствор атактического полипропилена в тетрахлорэтилене. Волокнистый целлюлозный материал подвергают предварительной вакуумной дегазации и обезвоживанию в течение 10-60 минут при вакууме глубиной 0,01-0,15 bar в герметичной емкости. В этой же емкости производят последующую пропитку материала подготовленным раствором атактического полипропилена в тетрахлорэтилене. После пропитки избыток раствора сливают и возвращают в рецикл процесса пропитки. Пропитанный материал подвергают вакуумной сушке в течение 10-60 минут при вакууме глубиной 0,01-0,15 bar. Отходящие при вакуумной сушке пары пропускают через гидрозатвор, который заполняют раствором атактического полипропилена в тетрахлорэтилене, предназначенным для пропитки целлюлозного материала, пары конденсируют в гидрозатворе и возвращают в рецикл процесса пропитки.

В качестве волокнистого целлюлозного материала может быть использован ватин, вата или отходы хлопчатобумажного производства.

Этот способ получения сорбента для очистки водной и земной поверхности и подводной среды позволяет получить сорбент, который обладает высокой сорбционной способностью по отношению к нефти и нефтепродуктам в присутствии воды и высокой способностью удерживать поглощенные нефть и нефтепродукты. Такой сорбент обладает высокой гидрофобностью и плавучестью, способен к многократной механической и механически-вакуумной регенерации (до 50 и более циклов регенерации) и сохраняет после процесса регенерации высокие сорбционные качества.

Гидрофобные свойства сорбента позволяют использовать его для сбора нефти и нефтепродуктов под водой. Удаляемые в процессе регенерации сорбента нефть и нефтепродукты могут быть возвращены их потребителям.

Сорбент может быть утилизирован методами биодеградации, сжиганием в топках и другими известными способами.

На основе сорбента могут быть изготовлены специальные нефтепоглощающие изделия - маты, салфетки, боновые заграждения. Основным технологическим элементом для производства этих изделий является предлагаемый нами способ получения сорбента.

Перечисленный набор сорбционно-защитных изделий обеспечивает природопользователям практическую возможность обеспечивать превентивные мероприятия по защите окружающей среды, быстро и вовремя реагировать как на стандартные, так и на возможные аварийные ситуации, возникающие в процессе добычи, транспортировки, переработки и использования нефти и нефтепродуктов, и обеспечивает возможность применения перечисленных изделий из сорбента в технологических комплексах очистки сточных вод от загрязнений нефтью и нефтепродуктами с возвратом потребителю сорбируемых продуктов.

В таблице 1 представлены данные о влиянии температуры и продолжительности окисления атактического полипропилена на емкость сорбента.

В таблице 2 приведены значения емкости сорбента в зависимости от количества циклов регенерации при двух видах регенерации - механическом отжиме впитанной нефти на центрифуге и механическом отжиме впитанной нефти на центрифуге с окончательной вакуумной сушкой сорбента.

Пример

10 г атактического полипропилена нагревают в реакторе до 240°С и через расплав полимера при перемешивании пропускают воздух в течение 4-6 часов. Затем подачу воздуха прекращают, реакционную массу охлаждают до 80°С и при перемешивании растворяют в 2500 г тетрахлорэтилена. Раствор охлаждают до комнатной температуры.

Ватин, изготовленный на основе хлопка, в количестве 200 г обезвоживают и дегазируют в течение 20 минут при вакууме глубиной 0,1 bar в герметичной стальной емкости. Далее, не нарушая герметичности емкости, в нее заливают подготовленный раствор окисленного атактического полипропилена в тетрахлорэтилене до выравнивания давления в емкости до нормальных условий. Пропитку производят при нормальной температуре в течение 10-15 минут. После окончания пропитки раствор атактического полипропилена в тетрахлорэтилене из герметичной емкости сливают.

В герметичной емкости с находящимся в ней пропитанным ватином создают вакуум глубиной 0,1 bar и производят при нормальной температуре вакуумную сушку ватина в течение 20 минут.

Отводимые пары тетрахлорэтилена с растворенным в нем атактическим полипропиленом пропускают через гидрозатвор, который заполнен раствором атактического полипропилена в тетрахлорэтилене, идентичном по составу с улавливаемыми парами, и обеспечивают полное растворение отходящих паров в этом растворе для предотвращения выброса паров раствора в атмосферу.

Полученный сорбент после окончания вакуумной сушки в количестве 100 г исследуют на сорбцию нефти. Оставшиеся 100 г сорбента исследуют на влияние метода регенерации сорбента на его показатели по сорбции нефти. Для этого в емкость объемом 12 литров наливают 5 литров воды и 5 литров нефти и перемешивают их. На поверхность помещают 2 образца сорбента - образец №1 и образец №2 по 50 г каждый и выдерживают в течение 10 мин, сорбент вынимают, дают стечь излишней нефти в течение 1 мин. Оба образца сорбента с впитанной нефтью взвешивают. По разности веса для каждого образца сорбента до и после сорбции нефти определяют вес нефти сорбированной каждым образцом. Образец №1 сорбента отжимают методом центрофугования на лабораторной центрифуге и используют для проведения дальнейших испытаний по сбору нефти. Образец №2 сорбента отжимают методом центрофугования на лабораторной центрифуге и подвергают вакуумной сушке в отдельной емкости в течение 15 минут при вакууме глубиной 0,1 bar.

Далее, после каждой регенерации образцов, производимой для образцов методом отжима или методом отжима с последующей вакуумной сушкой, повторяют весь описанный цикл процесса сбора и определения веса сорбируемой нефти для каждого образца.

Процесс регенерации образцов сорбента проводят перед каждым очередным исследованием сорбционной способности образцов, сохраняя для образца №1 - способ регенерации механическим отжимом сорбента, а для образца №2 - способ регенерации механическим отжимом с последующей вакуумной сушкой сорбента.

Результаты влияния условий окисления атактического полипропилена и его содержания в растворе тетрахлорэтилена на сорбцию сорбентом нефти приведены в таблице 1.

Результаты влияния на сорбционную способность сорбента при его многократной регенерации (ватин пропитан 0,4 мас. % раствором окисленного при 240°С в течение 4 час атактического полипропилена в тетрахлорэтилене) для двух различных способов регенерации сорбента: путем механического отжима впитанной нефти на центрифуге и путем механического отжима впитанной нефти на центрифуге с окончательной вакуумной сушкой сорбента, приведены в таблице 2.

Предлагаемый способ получения сорбента реализован на стандартном оборудовании для химического производства. Для стадии окисления атактического полипропилена использован реактор из нержавеющей стали, оборудованный механической мешалкой и нагревом до 300°С. Получение раствора окисленного атактического полипропилена в тетрахлорэтилене осуществляют в этом же реакторе при механическом перемешивании в тетрахлорэтилене продукта окисления полипропилена после его охлаждения.

Запас раствора окисленного атактического полипропилена в тетрахлорэтилене, предназначенного для пропитки целлюлозного материала, хранят в герметичной емкости, выполненной из нержавеющей стали.

Дегазацию и обезвоживание волокнистого целлюлозного материала, его пропитку и окончательную вакуумную сушку материала проводят в одной и той же герметичной стальной емкости из нержавеющей стали, которая выдерживает многократную депрессию до 1-2 bar. Для создания вакуума в емкости при вакуумной дегазации и обезвоживании волокнистого целлюлозного материала и при окончательной вакуумной сушке полученного сорбента используют стандартный вакуумный насос.

Гидрозатвор изготавливают из нержавеющей стали и заполняют раствором окисленного атактического полипропилена в тетрахлорэтилене, который используют для пропитки волокнистого целлюлозного материала. Предусматривают возможность отвода части жидкой среды гидрозатвора в рецикл процесса пропитки.

Для перекачивания раствора окисленного атактического полипропилена в тетрахлорэтилене между емкостями используют стандартный жидкостной насос.

Способ получения сорбента для очистки водной среды путем гидрофобизации волокнистого целлюлозного материала за счет его пропитки 0,4-0,5 мас.% раствором атактического полипропилена, окисленного при температуре от 180 до 250°С в течение от 4 до 6 ч, в тетрахлорэтилене, отличающийся тем, что используемый волокнистый целлюлозный материал подвергают предварительной вакуумной дегазации и обезвоживанию в течение 10-60 минут при вакууме глубиной 0,01-0,15 bar в герметичной емкости, в которой производят последующую пропитку материала, после пропитки избыток раствора сливают и возвращают в рецикл процесса пропитки, пропитанный волокнистый целлюлозный материал в той же герметичной емкости подвергают вакуумной сушке в течение 10-60 минут при вакууме глубиной 0,01-0,15 bar, отходящие при вакуумной сушке пары пропускают через гидрозатвор, который заполняют раствором, используемым для пропитки, отходящие пары конденсируют и возвращают в рецикл процесса пропитки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно разработке способов получения сорбентов нефти и нефтепродуктов. В качестве исходного сырья для получения сорбентов используют подвергнутые механическому размолу и очищенные от загрязняющих и водорастворимых веществ древесную кору или кородревесные отходы.

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов для извлечения ионов металлов. Способ получения сорбента включает подготовку носителя, его обработку при нагревании и перемешивании раствором краун-эфира в органическом растворителе.

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 способу получения модифицированного монтмориллонита. Способ получения органомодифицированного монтмориллонита с полифторалкильными группами включает обработку природного монтмориллонита смесью 1,1,3-тригидроперфторпропанола-1, 1,1,5-тригидроперфторпентанола-1 и 1,1,7-тригидроперфторгептанола-1 в н-гептане при 50°C, при следующем соотношении компонентов, масс.

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

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов. Способ получения сорбента осуществляют путем модификации природного цеолита клиноптилолитового типа.

Изобретение относится к неорганическим сорбентам, используемым для адсорбции и фиксации мышьяка и тяжелых металлов. Предложен материал, включающий пористую керамическую подложку с пористостью 35-85% и наночастицы нуль-валентного железа, сформированные внутри пористой керамической подложки.

Изобретение относится к производству композитных сорбентов на основе гексацианоферратов переходных металлов и органических носителей. Способ включает иммобилизацию гексацианоферрата переходного металла в матрицу хитозана и ее термообработку при 100-120°С.

Изобретение относится к поглотителям газовых примесей. Способ нанесения поглощающего покрытия на субстрат, основу и/или субстрат, покрытый основой, включает:(i) необязательно, получение субстрата, покрытого основой, путем предварительной обработки основы суспензией, которая содержит:a.

Изобретение относится к области сорбционной очистки вод от мышьяка. Предложен сорбент, содержащий оксогидроксид железа на носителе, состоящем из смеси газобетона и гематита.

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 технологии получения органоминеральных сорбентов, которые могут быть использованы для очистки водных растворов и сточных вод от тяжелых металлов.
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 засушливых почв. Сорбент содержит полимерную матрицу на основе акриламида, N,N'-диметилакриламида и акриловой кислоты и наполнитель – бентонит.

Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Сорбент получают путём инициированной радикальной полимеризации акриловых мономеров в присутствии бентонита в водной среде при перемешивании.

Изобретение относится к шарикам, обладающим селективностью по отношению к удалению нитрозосодержащих соединений из материала. Шарики состоят из адсорбирующего полимера некислотного мономера и сшивающего реагента, содержащих полярные функциональные группы, одна из которых является гидрофильной, а вторая - гидрофобной.

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 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. Атактический полипропилен окисляют в течение от 4 до 6 ч при 180-250°С и растворяют в тетрахлорэтилене. После пропитки остаток раствора сливают и возвращают в рецикл процесса пропитки. Пропитанный материал подвергают вакуумной сушке до постоянного веса. Откачиваемые пары пропускают через гидрозатвор, заполненный используемым для пропитки раствором, конденсируют и возвращают в рецикл процесса пропитки. Изобретение обеспечивает получение гидрофобного сорбента с улучшенными эксплуатационными свойствами. 2 табл., 1 пр.

Наверх