Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти



Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти
Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти
Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти
Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти
Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти

Владельцы патента RU 2710334:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)

Изобретение относится к магнитным сорбентам для очистки различных сред от нефти, масел и других углеводородов. Предложен порошкообразный сорбент, содержащий оксид железа в виде Fe3O4 и кокосовый активированный уголь с размером частиц 20-30 мкм. Сорбент получен путём ультразвуковой обработки водной суспензии смеси компонентов. Сорбент содержит компоненты (в мас.%): активированный уголь 80-90; Fe3O4 - 10-20. Технический результат заключается в получении сорбента, проявляющего активность в магнитном поле, имеющего высокие сорбционную ёмкость и удельную поверхность. 4 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к сорбентам, предназначенным для очистки воды и сбора нефти и нефтепродуктов за счет адсорбции и использования магнитного поля. Сорбент может применяться для очистки водной поверхности от загрязнений нефтью путем распыления порошка с летательных аппаратов или любым другим способом, а затем, сбора нефти специальными судами с магнитными приспособлениями с последующей регенерацией нефтепродуктов и повторного использования сорбента.

Известны сорбенты из природного растительного сырья, применяемые для очистки промышленных и бытовых вод, очистки водоемов от различных химических загрязнений. Например, для очистки поверхности воды от нефти применяются хлопковые отходы ватного производства (патент SU 1430355, C02F 1/28, 1994), необработанная лузга зерен гречихи (патент RU 2114064, C02F 1/28, 1998). Сорбенты, полученные из семян, кожицы фасоли, семян люцерны, клевера (патенты RU №2110481, C02F 1/28, 1998, RU №2129096, C02F 1/28, 1999), используются для очистки промышленных и бытовых стоков от солей металлов. В качестве сорбента для удаления масел из воды применяется карбонизированная скорлупа грецкого ореха (патент US №3992291, B01D 23/24, 1976). Для очистки поверхности воды от нефти применяются карбонизированная лузга зерен гречихи (патент RU 2031849, C02F 1/28, 1995), активированный уголь из отходов получения ячменя (патент RU 2315712, С01В 31/08, B01J 20/04, 2005). Для очистки воды от масляных загрязнений применяется карбонизированная лузга риса (патенты RU 2036843, C02F 1/28, 1995; RU 2036843, C02F 1/28, 2005). Перечисленные сорбенты имеют низкую сорбционную емкость и ограниченную область применения. Кроме того, сбор нефтепродуктов с использованием данных сорбентов трудоемок и практически ничем не отличается от непосредственного сбора самих нефтепродуктов.

Известен способ очистки воды от органических примесей путем введения ферромагнитного материала с последующей обработкой в магнитном поле, отличающийся тем, что в качестве ферромагнитного материала используют сухой магнетитовый концентрат обогатительных фабрик железорудных ГОКов с размерами частиц 50-70 мкм в количестве 65-70 мас. % (патент SU 1792919).

К недостатку способа относится то, что для очистки, например, морской воды необходимо нефть, морскую воду смешать с 65-70% концентрата и такую суспензию обработать магнитным полем. Это экономически нецелесообразно при больших масштабах загрязнений нефтепродуктами поверхности воды. Кроме того, магнетитовый концентрат не обладает гидрофобными свойствами и плохо смачивается нефтепродуктами. Он не имеет магнитных характеристик, что важно при расчетах взаимодействия электромагнитного поля с суспензией сорбента и нефтепродуктов. Ферромагнитный материал ограничен по составу основных компонентов - оксидов железа и диоксида кремния, т.к. используется один состав.

Очень эффективный сорбент нефтепродуктов органического происхождения - это шерсть, которая своей нефтеемкостью не уступает модифицированным торфам. Всего один килограмм шерстного сорбента способен впитать до 8-ми - 10-ти килограмм нефти. Кроме того, природная упругость дает возможность отжимать из нее большую часть легких нефтепродуктов.

К недостаткам шерстного сорбента относится то, что спустя несколько отжимов он пропитывается битумом, после чего его использование становится невозможным. Также существенными недостатками являются дороговизна шерсти, недостаток ее количества и строгие требования, предъявляемые к условиям хранения (защита от насекомых и грызунов, способность к превращениям биохимического характера и так далее). Все это объясняет тот факт, что перспективным такой сорбент не считается.

Достаточно эффективным природным сорбентом для нефтепродуктов считаются отходы, остающиеся после производства льна.

В настоящее время их в основном утилизируют путем сжигания. Основное сырье для получения такого вида сорбирующего вещества, а также для получения активированного угля - это костра (жесткая часть стебля льна). В год на территории РФ получают около 195 тысяч тонн костры. Однако, необходимо разработать современные технологии получения из нее сорбента.

Хорошо и быстро впитывают нефтепродукты и сырую нефть опилки, однако влагу они впитывают еще лучше. В связи с этим возникает необходимость по окончании их глубокой сушки пропитывать опилки водоотталкивающими средствами (к примеру, жирными кислотами). Получаемое в результате такой пропитки покрытие обладает хорошими гидрофобными свойствами, что весьма важно для любых нефтяных сорбентов, однако, увы, оно весьма недолговечно.

Аналогичная проблема характерна и для торфа, который по своей нефтеемкости значительно превосходит опилки, а верховые торфы моховой группы впитывают нефть даже лучше, чем шерсть.

Описанные выше сорбенты применяются путем их ручного или механического рассева по поверхности разлива, а также рассеиванием над поверхностью с помощью пневмоустройств.

Затем пропитанный нефтепродуктами слой собирают и отправляют либо на компрессионный отжим с помощью центрифуги или фильтр-пресса, либо извлекают нефть с помощью термических методов, заключающихся в отгонка ее летучих фракций нагревом сорбционного слоя в безвоздушном пространстве при температурах 250…300°С.

Компрессионные способы дешевле, но их использования приводит к нарушению структура сорбента, вследствие чего для обеспечения заданной нефтеемкости в последующих применениях необходима большая кратность их регенерации.

Отработанные сорбенты, как правило, вывозятся на специальные свалки, либо формуются в топливные брикеты. Также их можно применять как смолосодержащие добавки в асфальтовых смесях или кровельных материалах. В качестве топлива можно использовать лишь естественные сорбенты органоминерального типа с низким показателем зольности [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://neftok.ru/raznoe/sorbent-dlya-sbora-nefteproduktov.html. (дата обращения: 11.02.2018).

Органические (природные) и органоминеральные сорбенты для нефтепродуктов считаются наиболее перспективными при ликвидации нефтепродуктовых загрязнений. Среди них широкое распространение получили активированные угли на кокосовой основе.

Активированные дробленые угли марки КАУСОРБ (ТУ 2162-210-05795731-2006) изготавливаются из активированной скорлупы кокосовых орехов путем ее дробления с последующим рассевом. Активированные угли на основе кокоса отличаются хорошо развитой микропористой структурой, высокой прочностью, что позволяет проводить многократную регенерацию. КАУСОРБ-212 широко используется для очистки питьевой воды в системах водоподготовки и промышленных стоков в различных производствах, табл. 1.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому техническому результату, выбранным в качестве прототипа, является способ использования порошкообразного магнитного сорбента для сбора нефти, масел и других нефтепродуктов, представляющего собой продукт железорудных горно-обогатительных комбинатов, содержащий ферромагнетики железной руды в виде Fe3O4 и/или Fe2O3 и диоксид кремния SiO2 из той же руды (патент RU 2462303) - прототип.

При этом поверхность сорбента гидрофобизирована реагентом, выбранным из углеводородного раствора изобутиламина или гексиламина, или аминового реагента, использованного при флотационном обогащении железной руды.

Основными недостатками данного способа являются: использование не столь распространенного продукта, который не обладает гидрофобными свойствами и плохо смачивается нефтепродуктами, а именно ферромагнетиков железной руды. Для повышения сродства сорбента к нефтепродуктам его поверхность гидрофобизируют реагентами, которые сами по себе представляют опасность для окружающей среды.

Технической проблемой является улучшение технологических характеристик за счет использования угольного сорбента с большей удельной поверхностью и модификации его поверхности оксидом железа с целью придания ему магнитных свойств (способности взаимодействовать с магнитными полями).

Для решения технической проблемы предлагается порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, содержащий уголь активированный кокосовый с размером частиц 20-30 мкм в количестве 80-90 мас. % и ферромагнитный оксид железа Fe3O4 в количестве 10-20 мас. %, при этом сорбент получен путем ультразвуковой обработки водной суспензии, содержащей смесь указанных компонентов, с последующей фильтрацией и сушкой целевого продукта.

Технический результат заключается в получении порошкообразного магнитного сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов, проявляющего активность в магнитном поле, с высокими эксплуатационными характеристиками.

Существенным отличием предлагаемого сорбента является тот факт, что он не имеет удельной намагниченности, но взаимодействует с магнитными материалами, а именно притягивается к ним.

Ниже приводятся примеры приготовления и использования сорбента.

Пример 1. Гранулированный уголь активированный кокосовый марки КАУСОРБ-212 измельчают в мельнице для получения частиц 20-30 мкм. 90 г измельченного угля смешивают с 10 г оксида железа (Fe3O4) ГОСТ 4173-66. Оксид железа (II, III), закись-окись железа, железная окалина - неорганическое соединение, двойной оксид металла железа с формулой Fe3O4 или FeO⋅Fe2O3, черные кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидрат. Полученную смесь заливают 200 мл дистиллированной воды. Полученную суспензию помещают в ультразвуковую мешалку на 30 мин. Для отделения воды смесь фильтруют. Фильтрат помещают в сушильный шкаф на 60 мин. Перед применением смесь подвергают механическому воздействию для придания ей сыпучих свойств.

Таким же образом готовят активированный уголь с 1%, 5%, 8%, 15%, 20%, 25% и 30% оксида железа (Fe3O4), смешивая 99 г угля и 1 г оксида железа, 95 г угля и 5 г оксида железа, 92 г угля и 8 г оксида железа, 85 г угля и 15 г оксида железа, 80 г угля и 20 г оксида железа, 75 г угля и 25 г оксида железа, 70 г угля и 30 г оксида железа, соответственно.

Пример 2. 10 г нефти (например, марки Urals, ГОСТ 9965-76) помещают в стеклянную кювету из размером 30*30 см с 1 л водопроводной воды. После того, как нефть равномерно распределилась на поверхности воды (1 час), над ее поверхностью равномерно вручную распределяют 1 г предлагаемого сорбента. Затем к кювете подносят неодимовый магнит Nd-Fe-B класса N38 формулы Nd2Fe14B размером 50*30 мм, осевой (аксиальной) намагниченности, с силой на отрыв 100,59 кг и весом 456,5 г в полиэтиленовой пленке. Сорбент, пропитанный нефтью, начинает реагировать на магнитное поле, создаваемое магнитом на расстоянии 8-10 см. Магнит с пленкой и примагниченным сорбентом с нефтью аккуратно переносят в следующий полиэтиленовый пакет и взвешивают на весах (исключая вес пленки, сорбента и магнита) и определяют количество извлеченной нефти с водной поверхности, табл. 2.

Анализ результатов, представленных в таблице, свидетельствует, что оптимальные результаты по очистке водной поверхности достигаются при использовании угольного сорбента с содержанием оксида железа в диапазоне 10-20 мас. %. Уменьшение содержания оксида железа в адсорбенте приводит к снижению магнитных свойств и как следствие уменьшается полнота извлечения нефти с поверхности воды. Увеличение содержания оксида железа в сорбенте (более 20 мас. %), несмотря на повышение магнитных свойств, снижает его сорбционную емкость за счет закупорки пор угля оксидом железа и приводит к снижению его сорбционных свойств.

Таким образом, предлагаемый порошкообразный сорбент, хорошо совмещается с нефтью. Может использоваться для удаления компонентов нефти и нефтепродуктов и магнитоуправляемого удаления нефти с поверхности воды. Собранные углеводороды с помощью электромагнита могут отделяться от сорбента на магнитных сепараторах, а сорбент после отжига или десорбции может повторно использоваться для очистки воды от углеводородов.

Пример 3. Сорбент в количестве 1 г рассыпают равномерно сверху над 10 г смеси вазелина с парафином (в отношении 1:1 по массе), находящейся на поверхности водопроводной воды в стеклянной кювете (30*30 см с 1 л водопроводной воды). После того, как смесь вазелина с парафином равномерно распределилась на поверхности воды (1 час), над ее поверхностью равномерно вручную распределяют предлагаемый сорбент. Затем к кювете подносят неодимовый магнит Nd-Fe-B класса N38 формулы Nd2Fe14B размером 50*30 мм, осевой (аксиальной) намагниченности, с силой на отрыв 100,59 кг и весом 456,5 г в полиэтиленовой пленке. Сорбент, пропитанный смесью вазелина с парафином, начинает реагировать на магнитное поле, создаваемое магнитом на расстоянии 8-10 см. Магнит с пленкой, примагниченным сорбентом и смесью вазелина и парафина аккуратно переносят в следующий полиэтиленовый пакет и взвешивают на весах (исключая вес пленки, сорбента и магнита) и определяют количество извлеченной нефти с водной поверхности, табл. 3.

Анализ результатов, представленных в табл. 3, свидетельствует, что оптимальные результаты по очистке водной поверхности достигаются при использовании угольного сорбента с содержанием оксида железа в диапазоне 10-20 мас. %. Уменьшение содержания оксида железа в адсорбенте приводит к потере магнитных свойств и как следствие снижается полнота извлечения смеси вазелина с парафином (в отношении 1:1 по массе) с поверхности воды. Увеличение содержания оксида железа в сорбенте (более 20 мас. %), несмотря на повышение магнитных свойств, снижает его сорбционную емкость за счет закупорки пор угля оксидом железа и приводит к снижению его сорбционных свойств.

Таким образом, предлагаемый порошкообразный сорбент, хорошо совмещается с нефтью и нефтепродуктами, например, смеси вазелина с парафином (в отношении 1:1 по массе). Может использоваться для удаления компонентов нефти и нефтепродуктов и магнитоуправляемого удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. Собранные углеводороды с помощью электромагнита могут отделяться от сорбента на магнитных сепараторах, а сорбент после отжига или десорбции может повторно использоваться для очистки воды от углеводородов. В табл. 4 представлены сравнительные результаты по эффективности предлагаемого сорбента при сборе нефти и нефтепродуктов и прототипа.

Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, содержащий уголь активированный кокосовый с размером частиц 20-30 мкм в количестве 80-90 мас.% и ферромагнитный оксид железа Fe3O4 в количестве 10-20 мас.%, при этом сорбент получен путем ультразвуковой обработки водной суспензии, содержащей смесь указанных компонентов, с последующей фильтрацией и сушкой целевого продукта.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в водоочистке. Способ очистки сточных вод от ионов меди включает обработку сорбентом, в качестве которого используют изделия из ячеистого бетона автоклавного твердения плотностью 600 кг/м3 с размерами 30×30×30 мм.

Изобретение относится нефтегазодобывающей промышленности, а именно к переработке и утилизации нефтесодержащего сырья, формируемого на промыслах. Способ утилизации нефтешлама включает подачу в шламонакопитель 1 через парораспределитель и активные сопла 4 паровых эжекторов пара, в поток которого периодически с помощью дозатора 5 впрыскивают дозированное количество деэмульгатора, активное перемешивание в эжекторе нефтешлама, донного осадка и пара, которые попадают на вход гидроэлеватора 6, после чего они захватываются гидроэлеватором и транспортируются после предварительной очистки в гравитационный сепаратор 7 для окончательной переработки, при этом закачку пара ведут с контролем давления на входе эжекторов, эмпирическим путем определяют давление, ниже которого вязкость полученной смеси, состоящей из нефтешлама и донного осадка вместе с паром, будет достаточной для транспортировки гидроэлеватором 6, который изготавливают в виде последовательно устанавливаемых шламовой помпы 9 в шламоуловителе 1, механического сменного фильтра 10 и шестереночного насоса 11, выполненного с возможностью дополнительного перемешивания и диспергации полученной смеси, которая перед окончательной переработкой подается в паровой смеситель 12, оснащенный паропроводом 13 с выходными соплами 14 по всему днищу, для нагрева и интенсивного барботажа смеси при помощи пара с температурой 125-160°С для подачи под давлением в гравитационный сепаратор 7, изготовленный в виде центробежного сепаратора, для разделения на пар, воду и нефтешлам, который отжимают шнековым прессом 16 перед окончательной утилизацией.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения воды питьевого качества в полевых условиях, а именно к портативному фильтру для очистки воды в полевых и экстремальных условиях.

Изобретение относится к системам и способам для дезинфекции (то есть уменьшения наличия бактерий и патогенных организмов) жидкости. Устройство дезинфекции содержит корпус, имеющий внутреннюю поверхность; трубопровод, установленный внутри корпуса и имеющий входное отверстие для жидкости и выходное отверстие для жидкости, причём трубопровод выполнен с возможностью переноса протекающей жидкости от входного отверстия для жидкости к выходному отверстию для жидкости и имеет первый показатель преломления; оболочку, расположенную внутри корпуса, окружающую трубопровод и имеющую второй показатель преломления, являющийся более низким, чем первый показатель преломления; и источник света, присоединённый к внутренней поверхности корпуса и расположенный ниже по течению от входного отверстия для жидкости, причём источник света выполнен с возможностью генерации дезинфицирующего света и расположен с возможностью излучения дезинфицирующего света через трубопровод по направлению к выходному отверстию для жидкости.

Изобретение относится к устройствам для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей и может быть использовано в очистных сооружениях водоснабжения и канализации, в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей и моющих растворов от посторонних органических примесей, а также для удаления нефтепродуктов с поверхностей водоемов рек, озер, морей, океанов.

Изобретение относится к способам автономного получения чистой пресной воды, путем испарения морской воды и конденсации паровоздушной смеси. Способ состоит в насыщении атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, формировании паровоздушного потока нагнетателями, подаче насыщенного водяными парами нагретого воздуха в конденсаторы и отборе влаги.

Изобретение относится к водоочистке. Способ очистки загрязненных грунтовых вод включает введение суспензии наноразмерного нуль-валентного железа в пробуренную скважину 1 под повышенным давлением, превышающим давление очищаемого горизонта.

Изобретение предназначено для очистки питьевой воды и может быть использовано для улучшения качества очистки питьевой воды в бытовых фильтрах кувшинного типа. Фильтрующий модуль гравитационного фильтра содержит систему фиксации фильтрующего модуля в воронке фильтра, включающую отверстие для входа очищаемой воды и выхода воздуха, фильтрующий элемент в виде полого вертикального сосуда, корпус которого выполнен из пористого блочного материала, с пористым или герметично закрытым дном, либо диска, выполненного из пористого блочного материала.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к альгицидам на основе органических кислот - метаболитов водных растений, применяемых для обработки искусственных водных экосистем - аквариумов, бассейнов для аквакультуры, с целью избирательного подавления цветения, вызываемого цианобактериями и зелеными водорослями и поддержания развития экосистемы.

Изобретение имеет отношение к вариантам дезинфицирующей системы. Дезинфицирующая система содержит подающий узел, включающий множество держателей; множество муфт, причем каждая из множества муфт выполнена с возможностью зацепления с одним из множества держателей; множество стоматологических инструментов, выполненных с возможностью принимать текучую среду, с возможностью зацепления с по меньшей мере одной из множества муфт; множество отдельных линий для текучей среды, причем каждая из множества отдельных линий для текучей среды соединена с одной из множества муфт; коллектор в сообщении по текучей среде с каждой из множества отдельных линий для текучей среды, причем коллектор принимает текучую среду от главной линии подачи текучей среды, и дезинфицирующее устройство, включающее источник УФ излучения.

Изобретение относится к получению углеродных изделий. Техническим результатом является повышение качества за счет исключения дефектов ячеистых углеродных изделий.

Изобретение относится к области экологии. Предложен сорбент, полученный на основе угля из косточкового сырья.

Изобретение относится к области обработки воды. Способ обработки воды посредством фильтрации на слое гранулированного материала содержит этапы, на которых предназначенную для обработки воду перекачивают в реакторе восходящим потоком со скоростью, не допускающей псевдоожижения указанного слоя, но позволяющей указанному гранулированному материалу перемещаться по мере фильтрации в направлении нижней части указанного реактора; в основании реактора при помощи трубопровода, в который нагнетают газ, непрерывно отбирают загрязненный гранулированный материал, содержащий адсорбированные на нем загрязнители и задержанные частицы; отбираемый загрязненный гранулированный материал непрерывно или периодически подвергают физической очистке; очищенный гранулированный материал направляют обратно в указанный слой.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении сорбентов, катализаторов, композитных материалов. Углеводородное сырьё разлагают в кварцевом реакторе при 850-900°C в присутствии инертного газа.

Изобретение относится к химической, электротехнической промышленности, охране окружающей среды и нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении упругих и гибких проводников, электропроводящих полимерных композиционных материалов, сорбентов, вибродемпфирующих материалов, аккумуляторов и сверхъемких конденсаторов.

Изобретение относится к химической, электротехнической промышленности, охране окружающей среды и нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении упругих и гибких проводников, электропроводящих полимерных композиционных материалов, сорбентов, вибродемпфирующих материалов, аккумуляторов и сверхъемких конденсаторов.

Группа изобретений относится к получению сорбентов и может быть использована для очистки сточных вод от красителей и солей тяжелых металлов. Сорбент представляет собой оксид графена, модифицированный полигидрохиноном.
Изобретение относится к способу получения сорбентов, предназначенных для очистки питьевой воды. Способ получения сорбента включает приготовление пропиточного раствора, пропитку зерен активного угля и термическую обработку.

Изобретение относится к области медицины, в частности, к технологии получения углеродных сорбентов и раскрывает способ получения углеродного сорбента, обладающего антибактериальной и антимикотической активностью.

Изобретение относится к получению сорбентов на основе термически расширенного графита, обладающих ферримагнитными свойствами. Способ получения сорбента на основе термически расширенного графита (ТРГ), модифицированного магнитной ферритной фазой, включает пропитку интеркалированных графитовых частиц водным раствором солей, содержащим соль трехвалентного железа и соль двухвалентного металла при содержании каждой из упомянутых солей в количестве от 2,5 до 25 мас.

Изобретение относится к области экологии. Предложен сорбент, полученный на основе угля из косточкового сырья.

Изобретение относится к магнитным сорбентам для очистки различных сред от нефти, масел и других углеводородов. Предложен порошкообразный сорбент, содержащий оксид железа в виде Fe3O4 и кокосовый активированный уголь с размером частиц 20-30 мкм. Сорбент получен путём ультразвуковой обработки водной суспензии смеси компонентов. Сорбент содержит компоненты : активированный уголь 80-90; Fe3O4 - 10-20. Технический результат заключается в получении сорбента, проявляющего активность в магнитном поле, имеющего высокие сорбционную ёмкость и удельную поверхность. 4 табл., 3 пр.

Наверх