Природные сорбенты, использующиеся для очистки вод от нефти и продуктов ее переработки

УДК 504.06

© Ю.Н. Бойко, А.И. Агошков, А.Н. Гульков, С.Ф. Соломенник, С.Г. Гулькова, Н.А. Майсс, 2013

ПРИРОДНЫЕ СОРБЕНТЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕСЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОД ОТ НЕФТИ И ПРОДУКТОВ ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ

Рассмотрены основные методы очистки вод от нефти и нефтепродуктов, основные виды природных нефтесорбентов, их достоинства и недостатки. Ключевые слова: очистка, сорбент, нефтепродукты.

В настоящее время огромное количество промышленных предприятий, использующих различные нефтепродукты, сливают тонны неочищенных или недостаточно очищенных промышленных, поверхностных и ливневых сточных вод в озера, реки и моря. Подобные сбросы наносят непоправимый ущерб экологии. Также большую опасность представляют аварийные разливы нефти и нефтепродуктов. Из-за того, что нефтепродукты образуют на поверхности воды тонкую пленку, а в толще воды они находятся в эмульгированном и растворенном виде, это приносит огромный вред объектам гидро- и биосферы. Поэтому данная проблема с каждым днем приобретает все большую актуальность [3, 4, 8, 10, 31].

На сегодняшний день существуют различные методы ликвидации загрязнений: механический, биологический и физико-химический. Наиболее важное место занимает сорбционная очистка воды от нефти и нефтепродуктов [3, 4, 8, 9, 10, 26, 30, 31].

Сорбенты должны обладать рядом определенных показателей: значительной адсорбционной емкостью, гидрофобностью, химической и термической стойкостью, плавучестью, возможностью регенерации. Также важны такие показатели, как экологическая безвредность и стоимость [4, 8, 16].

В настоящее время в мире известен широкий спектр сорбентов для очистки воды от загрязнений органической природы. Задача данной работы заключается в рассмотрении известных неф-тесорбентов.

Эффективность нефтепоглощения зависит от химического сродства материала сорбента и поглощаемой жидкости и от структуры материала. Поглощение нефти происходит в результате быстрого смачивания поверхности сорбента нефтью или нефтепродуктом, далее нефть или нефтепродукт проникает в пористую структуру материала, заполняя все пустоты под действием определенных сил [1, 3, 11, 12, 21—23, 28].

1. Синтетические сорбенты

Широко применяются синтетические сорбенты. Они обладают хорошей поглотительной способностью, однако отличаются большей стоимостью и сложностью утилизации в силу высокой токсичности продуктов горения. Особенностью синтетических полимерных материалов является возможность изменять их пористую структуру в очень широких диапазонах при одном и том же химическом строении. Варьируя исходными компонентами при синтезе пористых материалов, можно получать адсорбенты с заранее заданными свойствами: гидрофобными или гидрофильными. [8, 22, 26, 27].

2. Биосорбенты

Под понятием «биологические сорбенты» подразумеваются сорбенты, иммобилизированные культурами микроорганизмов, обеспечивающих биологическое разложение нефти и нефтепродуктов. Разработано значительное количество биосорбентов, отличительной особенностью которых является разнообразие используемых носителей (сорбентов) и иммоблизированных на них культур микроорганизмов [4, 8, 20, 32]. 3. Природные материалы и сорбенты на их основе

Стоит отметить, что природные материалы имеют ряд достоинств — доступность, дешевизна, наличие достаточных сырьевых ресурсов, малая токсичность.

Для очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов ряд минералов используется в качестве сырья для сорбентов: алеврит, апатиты, аргиллит, асбест, вермикулиты, горючий сланец, графит, каолин (каолинит), карбонаты, перлит, цепочечные силикаты (волластонит), слоистые силикаты (керамзит), каркасные силикаты (клиноптилолит и морденит), также используют отходы горнорудного производства [1, 3—5, 8, 912, 21-23, 28-31].

4. Сорбенты на основе отходов древесины

Отходами древесины могут быть продукты переработки непосредственно самой древесины — отходы переработки древесной зелени, опилки [2, 7, 8, 18].

5. Сорбенты на основе целлюлозосодержащих материалов

На базе технических остатков производства ваты, низкосортной технической ваты, отходов текстильного производства создан ряд нефтеемких сорбентов [4, 8].

6. Сорбенты на основе сырья растительного и животного происхождения

Сорбенты на основе растительного сырья:

Наиболее перспективны в наше время органические сорбенты, получаемые из возобновляемого растительного сырья. Они являются органической частью экосистемы и соответствуют в наибольшей степени международным экологическим требованиям. Примерами таких сорбентов, обладающих высокими адсорбционными свойствами и гидрофобностью, служат отходы сельскохозяйственных культур, сфагновые мхи [3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 13, 19, 24].

Сорбенты на основе животного сырья:

В качестве гидрофобного адсорбента для очистки амбаров от нефти и нефтепродуктов при бурении скважин, а также для очистки нефтеловушек на базах производственного обслуживания, в управлениях технологического транспорта, на нефтеперерабатывающих заводах используется кожевенная пыль, стружка. [4, 5, 8, 9].

7. Углеродные сорбенты

В зависимости от размера пор гранулированные угли с успехом могут быть использованы для извлечения из воды загрязнений с различным размером молекул, грубодисперсных примесей и смесей полидисперсного состава (бытовые сточные воды) [1 ,3,

8. 14, 15].

Заключение

Следует особо отметить, что при оценке эффективности различных природных сорбентов необходимо учитывать не одну характеристику, а их комплекс и природу материала.

Несмотря на то, что существует огромный ассортимент сорбентов для очистки вод от нефти и продуктов ее переработки,

сдерживающим фактором использования сорбентов является их относительная дороговизна. Также учитывается и производитель, как правило, выбирают нефтесорбенты зарубежного производства. В нашей стране, безусловно, существуют технологии производства нефтяных сорбентов, как из природного сырья, так и синтетических. Стоимость продукции при этом на порядок ниже, а свойства иногда превосходят зарубежные аналоги, но реализация отечественных сорбентов и технологии их производства сталкиваются с большими трудностями, несмотря на то, что стоит острая проблема разливов нефти. Это связано прежде всего с тем, что в России отсутствует рынок сорбентов для удаления нефтяных разливов. Не разработана нормативно-правовая база, заставляющая пользователя нефти иметь определенный набор сертифицированных средств для ликвидации разливов [4, 8, 9, 10,17, 26, 31].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ананьева Т.А., Волков Ф.В. Сорбционно-активный материал для очистки воды от нефтепродуктов. Пат.2158177 РФ. Б.И. 2001. № 4. С.24.

2. Багровская Н.А., Никифорова Т.Е. Сорбционные свойства модифицированных древесных опилок // Химия в интересах устойчивого развития. 2006. Т.14. № 1.С 1-7.

3. Веприкова Е.В., Терещенко Е.А. Особенности очистки воды и нефтепродуктов с использование нефтяных сорбентов, фильтрующих материалов и активных углей // Журнал Сибирского федерального университета. 2010. — № 3. С.285-303.

4. Горожанкина Г.И., Пинчукова Л.И. Сорбенты для сбора нефти: сравнительные характеристики и особенности применения // Трубопроводный транспорт нефти. 2000. № 4. С.12-17.

5. Жуков А.И., Монгайт И.Л. Канализация промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1962. 604 с.

6. Земнухова Л.А., Шкорина Е.Д. Изучение сорбционных свойств шелухи риса и гречихи по отношению к нефтепродуктам // Химия растительного сырья. 2005. № 2. С.51-54.

7. Иванов И.П., Судакова И.Г. Изучение свойств активных углей из зерненной коры лиственницы // Химия растительного сырья. 2011. № 1. С.81-86.

8. Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты, М.:Я&С Dynamics, 2005. С. 28-33.

9. Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта. М. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006. С. 144-386.

10. Кнатько В.М., Кнатько М.В. Сорбент для очистки объектов окружающей среды // Экологические системы и приборы. 2004. № 12. С. 38-40.

11. Кулиев Т.Ф. Способы очистки грунта от нефтепродуктов на объектах железнодорожного транспорта. Иркутск: ИрГУПС, 2003. С. 193-197.

12. Набаткин А.Н. Хлебников В.Н. Применение сорбентов для ликвидации нефтяных разливов // Нефтяное хозяйство. 2000. № 6. С. 30-31.

13. Онищенко Д.В., Чаков В.В. Технология получения нефтесор-бентов из возобновляемого растительного сырья — отходов злаковых культур и сфагновых видов мхов // Журнал прикладной химии. 2012. Т.85. № 1. С. 103-106.

14. Передерий М.А., Кураков Ю.И. Сорбция нефтепродуктов углеродными сорбентами // Химия твердого топлива. 2009. № 5. С. 42-46.

15. Передерий М.А., Сиротин П.А., Казаков В.А. Безотходная переработка бурых углей в пористые углеродные материалы различного назначения // Химия твердого топлива. 2007. № 6. С. 47-52.

16. Перфильев А.В. Получение и свойства органоминеральных гидрофобных адсорбентов на основе природных алюмосиликатов. автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. наук (02.00.04) / Александр Владимирович Перфильев; Владивосток, 2012. С. 1-3.

17. Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2002 г. № 240 «О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации».

18. Семенович А.В., Лоскутов С.Р. Сбор проливов нефтепродуктов модифицированной корой хвойных пород // Химия растительного сырья. 2008. № 2. С. 113-117.

19. Сергиенко В.И., Земнухова Л.А. Возобновляемые источники химического сырья: комплексная переработка отходов производства риса и гречихи // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). 2004. Т.48. № 3. С. 116-124.

20. Смагина H.A., Черкасова Т.А., Лейкин Ю.А. Биодеструкция нефтяных углеводородов, загрязняющих гидросферу // Успехи в химии и химической технологии. Сб. науч. труд. РХТУ. 2004. Т.18, № 6. С. 50-52.

21. Тарнопольская М.Г. Фильтрующие материалы для очистки воды от нефтепродуктов и критерии их выбора. // Вода и экология: проблемы и решения. 2005. № 3. С. 74-79.

22. Феклистов В.Н., Мелиев Б.У., Антипьев В.Н. Разработка технологии очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений пенными сорбентами // Трубопроводный транспорт нефти. 1994. № 9. С. 5-7.

23. Хейфец Л.И., Неймарк А.В. Многофазные процессы в пористых средах. М.: Химия, 19S2. 320 с.

24. Хлесткин Р.Н., Самойлов Н.А. О ликвидации разливов нефти при помощи растительных отходов // Нефтяное хозяйство. 2000. № 7. С. S4-S5.

25. Хлесткин Р.Н., Самойлов Н.А., Осипов М.И. Технология сбора нефти с места аварийного разлива при помощи макропористого технического углерода // Нефтяное хозяйство. 2005. № 11. С. 111-113.

26. Хлесткин Р.Н., Самойлов Н.А., Шеметов А.В. Ликвидация разливов нефти при помощи синтетических органических сорбентов // Нефтяное хозяйство. 1999. № 2. С. 46-49.

27. Чикина Н.С., Мухамедшин А.В. Снижение экологической нагрузки от разливов нефти и нефтепродуктов с помощью сорбента на основе пенополиуретана и отходов зерновых культур // Вестник Казанского технологического университета. 2009. № 6. С. 1S4-192.

2S. Aliev, A. M., Saridzhanov, A. A., Mikailov, R. Z. Selection of an active zeolite catalyst for esterification of acetic acid with ethyl alcohol // Azerbaidzhanskii Khimicheskii Zhurnal, 2002. № . 2, Р. 10-16.

29. Belviso, C., Cavalcante, C. Synthesis of zeolite from Italian coal fly ash: differences in crystallization temperature using seawater instead of distilled water // Waste Management. 2010. № 30, Р. S39-S47.

30. Fingas M.F., Duvall W.S. The basic of oil spill cleanup // Environmental Emergency Branch. Environmental Protection Service, Environmental Canada. 1979. SS р.

31. Kutchin A., Demin V. Protection of ground and water areas with use natural adsorbents. London: Thomas Telford, 2000. V.2. 14S6 p.

32. Sun W., Brovko L., Griffiths M. Use of bioluminescent Salmonella for assessing the efficiency of constructed phage-based biosorbent // II J Ind Microbiol Biotechnol. 2001. V. 27. P. 126-Ш.