Композиция для биологической очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов
Владельцы патента RU 2648168:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к области биохимии. Предложена композиция для биологической очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов. Композиция по массе включает 46,72 % глауконитсодержащего вещества, 5,00 % содержащего бактериальную микрофлору биологически активного ила, 0,01 % янтарной кислоты, 0,01 % мочевины, 23,37 % опоки, 23,37 % монтмориллонита и 1,52% воды. Изобретение обеспечивает повышение совместимости и равномерности распределения компонентов в композиции, возрастание её сорбционной и фильтрующей способности. 1 табл.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к составам для очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов.
Известна композиция для детоксикации загрязненного грунта путем внесения в него природного сорбента до достижения заданной концентрации загрязняющего вещества в грунте, включающий в качестве сорбента глауконитсодержащее вещество (патент 2296016 РФ, МПК В09С 1/08, G21F 9/28, опубл. 27.03.2007).
Недостатками указанной композиции является низкая эффективность очистки и высокий расход, так как в качестве сорбента используют природное глауконитсодержащее вещество с малой удельной поверхностью.
Известна композиция для сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод с помощью пористого композиционного материала, включающего вермикулит, активированный уголь, глауконит, декстрин при равном соотношении компонентов (патент 2166216 РФ, МПК G21F 09/12, опубл. 27.04.2001).
Недостатками указанной композиции является низкая совместимость и малая удельная поверхность компонентов пористого композиционного материала, приводящие к снижению эффективности очистки извлечения.
Известна композиция для сорбционного извлечения тория из грунта, природных и технологических вод с помощью пористого композиционного материала, включающего вермикулит, активированный уголь, глауконит, декстрин и порошок перлитовый фильтровальный при равном соотношении компонентов (патент 2212068 РФ, МПК G21F 09/12, опубл. 10.09.2003).
Недостатками указанной композиции является низкая степень очистки грунта, природных и технологических вод, отсутствие совместимости и малая удельная поверхность компонентов пористого композиционного материала.
Известен гранулированный модифицированный наноструктурированный сорбент, способ его получения и состав для его получения, содержащий порошкообразные глауконит, углерод и бентонитовую глину, модификатор (гидрокарбонат натрия, перманганат калия, хлорида натрия) и воду (патент 2503496 РФ, МПК B01J 20/16, B01J 20/20, B01J 20/30, В82В 3/00, опубл. 10.01.2014).
Недостатками указанного сорбента являются невозможность использования данного сорбента для проведения биологической очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов из-за угнетающего бактериальную микрофлору действия применяемого модификатора в составе наноструктурированного сорбента.
Наиболее близким является препарат для биологической очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов, включающий глауконитсодержащее вещество биологически активный ил, содержащий бактериальную микрофлору, стимулятор роста бактериальной микрофлоры в виде янтарной кислоты, азотсодержащий биогенный элемент в виде мочевины и воду (патент 2367530 РФ, МПК В09С 1/10, С02F 3/34, С02F 1/28).
Недостатками указанного препарата являются низкая эффективность извлечения органических веществ из грунта, сточных вод и нефтешламов, существенная продолжительность процесса очистки, а также большой расход препарата и малая совместимость компонентов, затрудняющая равномерное распределение частиц в препарате.
Задача: разработка экономически и технологически доступной композиции для биологической очистки фунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов, обладающей большой удельной поверхностью.
Техническим результатом заявляемой композиции является повышение совместимости и равномерности распределения компонентов в композиции, возрастание ее сорбционной и фильтрующей способности.
Поставленный технический результат достигается при использовании композиции для биологической очистки фунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов, включающей глауконитсодержащее вещество, биологически активный ил, содержащий бактериальную микрофлору, стимулятор роста бактериальной микрофлоры в виде янтарной кислоты, азотсодержащий биогенный элемент в виде мочевины и воду, причем композиция дополнительно содержит опоку с распределением частиц по размеру, мас. %:
| тонкодисперсная фракция с размерами до 10 мкм | 98 |
| конгломераты с размерами до 800 мкм | 1 |
| крупные частицы с размерами до 2 мм | 1 |
и монтмориллонит с распределением частиц по размеру, мас. %:
| тонкодисперсная фракция с размерами 50-100 нм | 10 |
| конгломераты с размерами до 10-3 мм | 80 |
| крупные частицы в виде пластинок с размерами до 10-2 мм | 10 |
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| глауконитсодержащее вещество | 46,72 |
| биологически активный ил | 5,00 |
| янтарная кислота | 0,01 |
| мочевина | 0,01 |
| вода | 1,52 |
| опока | 23,37 |
| монтмориллонит | 23,37 |
К особенностям состава композиции для биологической очистки фунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов следует отнести высокую совместимость компонентов, равномерность распределения их частиц, наличие тонкодисперсной фракции опоки и монтмориллонита с высокой активирующей способностью, которые совокупно будут способствовать повышению эффективности очистки, сокращению времени процесса и расходу сорбента.
В качестве сорбционного компонента композиции использовалась опока (содержание минералов составляет, мас. %: опока - 99, кварц - 1) Ерзовского месторождения Волгоградской области с удельной поверхностью 310 м2/г (по воде), монтмориллонит (содержание минералов составляет, мас. %: монтмориллонит - 99,9, кварц - 0,1) Зырянского месторождения с удельной поверхностью 580 м2/г (по воде) и глауконитсодержащее вещество Саратовского месторождения (содержание минералов составляет, мас. %: глауконит - 55, кварц - 40, перлит - 5) с удельной поверхностью 245 м2/г (по воде). Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре ДРОН-3 CuKα (λ=1,5418 Ǻ). Янтарная кислота соответствовала ГОСТ 6341-75, а мочевина - ГОСТ 2081-2010. Биологически активный ил предоставлен ОАО «Каустик» (Волгоград).
Используемая опока состоит из фракций разного размера частиц, взятых в определенных соотношениях: тонкодисперсная фракция с размером частиц до 10 мкм (98 мас. %), конгломераты с размером частиц до 800 мкм (1 мас. %) и крупные частицы с размерами до 2 мм (1 мас. %).
Используемый монтмориллонит состоит из фракций разного размера частиц, взятых в определенных соотношениях: тонкодисперсная фракция с размерами 50-100 нм (10 мас. %), конгломераты с размерами до 10-3 мм (80 мас. %) и крупные частицы в виде пластинок с размерами до 10" мм (10 мас. %).
Такое распределение частиц опоки и монтмориллонита по размерам обеспечивает отсутствие агрегирования компонентов композиции, их совместимость и равномерность распределения, высокую сорбционную и фильтрующую способность.
Композицию для биологической очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов получают при 25°С в течение 30 мин при скорости сдвига 100 с-1.
Полученная композиция исследовалась на предмет ее эффективности в детоксикации загрязненного нефтепродуктами фунта, нефтешламов, сточных вод и жидких отходов. Результаты исследований представлены в таблице.
Эффективность извлечения органических веществ из загрязненного грунта определялась с использованием 150 г композиции на 1 м2 фунта, по очистке нефтешламов с использованием композиции в количестве 500 г на 1 кг нефтешлама и 150 г композиции на 1 кг органических соединений и нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах и жидких отходах.
Пример. Композиция для биологической очистки фунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов
Опоку с начальным размером частиц 5-10 мм измельчают до требуемой дисперсности (смесь тонкодисперсной фракции с размерами до 10 мкм (98 мас. %), конгломератов с размерами до 800 мкм (1 мас. %) и крупных частиц с размерами до 2 мм (1 мас. %)) с помощью планетарной шаровой мельницы «Retsch РМ».
Монтмориллонит с начальным размером частиц 15-40 мм измельчают до требуемой дисперсности (смесь тонкодисперсной фракции с размерами 50-100 нм (10 мас. %), конгломератов с размерами до 10-3 мм (80 мас. %) и крупных частиц в виде пластинок с размерами до 10-2 мм (10 мас. %)) также с помощью планетарной шаровой мельницы «Retsch РМ».
Распределение частиц опоки и монтмориллонита в композиции подтверждается данными атомно-силовой сканирующей зондовой микроскопии (сканирующий зондовый микроскоп Solver PRO).
В смеситель с якорной мешалкой помещают 23,37 г подготовленной опоки, 23,37 подготовленного монтмориллонита, 46,72 г глауконитсодержащего вещества и 5 г биологически активного ила, содержащего бактериальную микрофлору в 1,52 г воды, которые подвергают интенсивному перемешиванию при 25°С в течение 15 мин при скорости сдвига 100 с-1. Далее добавляют 0,01 г стимулятора роста бактериальной микрофлоры (янтарная кислота) и 0,01 г азотсодержащего биогенного элемента (мочевина) и продолжают перемешивание еще в течение 15 мин при тех же условиях. Полученная композиция затем расфасовывается в полиэтиленовые мешки.
Таким образом, разработанная композиция для биологической очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов характеризуется повышенной совместимостью и равномерностью распределения его компонентов, что способствует возрастанию ее сорбционной и фильтрующей способности, повышению эффективности очистки, сокращению времени процесса и расхода сорбента.
Композиция для биологической очистки грунта, нефтешламов, жидких отходов и сточных вод от органических соединений и нефтепродуктов, включающая глауконитсодержащее вещество, биологически активный ил, содержащий бактериальную микрофлору, стимулятор роста бактериальной микрофлоры в виде янтарной кислоты, азотсодержащий биогенный элемент в виде мочевины и воду, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит опоку с распределением частиц по размеру, мас. %:
| тонкодисперсная фракция с размерами до 10 мкм | 98 |
| конгломераты с размерами до 800 мкм | 1 |
| крупные частицы с размерами до 2 мм | 1 |
и монтмориллонит с распределением частиц по размеру, мас. %:
| тонкодисперсная фракция с размерами 50-100 нм | 10 |
| конгломераты с размерами до 10-3 мм | 80 |
| крупные частицы в виде пластинок с размерами до 10-2 мм | 10 |
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| глауконитсодержащее вещество | 46,72 |
| биологически активный ил | 5,00 |
| янтарная кислота | 0,01 |
| мочевина | 0,01 |
| вода | 1,52 |
| опока | 23,37 |
| монтмориллонит | 23,37 |
