Способ получения сорбирующего материала для очистки водных объектов
METHOD OF OBTAINING SORBING MATERIAL FOR WATER OBJECTS CLEANING

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к способу получения сорбирующего материала для очистки водных объектов от разливов масел.
Одним из решений в области очистки вод является применение сорбционного метода, востребованность которого подтверждается масштабами и многообразием различных видов сорбентов, однако их высокая стоимость (от 200 руб./кг) вызывает необходимость многократного использования после соответствующей регенерации, приводящей к дополнительным экономическим и энергетическим затратам и вторичному загрязнению воды. Один из способов решения указанных проблем - использование в качестве сорбентов экологически безопасных, доступных в больших количествах отходов промышленных предприятий: шлам химводоочистки ТЭЦ и золошлаковые отходы ТЭЦ.
Известен способ получения сорбирующего материала [патент RU №2461421 C1, «Сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов и способ его получения»], который заключается в формировании полотна путем скрепления гидрофобных полиэтиленовых или полипропиленовых волокон и гидрофильных полиэфирных или полиамидных волокон и вискозных волокон водной эмульсией латекса с термообработкой при 100-140°C. Однако данный способ получения сорбирующего материала требует дополнительной обработки полотна водной эмульсией латекса, содержащей бутадиенстирольный каучук, полиметилэтилгидридсилоксан и алкилсиликонат, что является ресурсозатратным и не экологичным.
3
3
3
Известен сорбирующий материал для удаления загрязнений нефтепродуктами (патент RU №2311228 C1, «Сорбирующий материал»), который состоит из двух слоев, выполненных из волокон полипропилена. Первый слой, укладываемый на пятно нефтепродукта, выполнен из волокон диаметром не более 15 мкм, уложенных перпендикулярно поверхности материала с плотностью от 0,02 г/см до 0,07 г/см. Второй слой выполнен из волокон диаметром не более 20 мкм, уложенных вдоль поверхности материала с плотностью, большей плотности первого слоя, но не превышающей 0,25 г/см. Недостатком данного изобретения является то, что используемый сорбент позволяет впитывать нефтепродукты только с поверхности водных объектов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ очистки воды путем изготовления пористого сорбционного материала на основе природных минералов (шунгит, перлит, трепел, диатомит, опоки) с размером частиц менее 500 мкм и термопластичных гидрофобных полимеров с размером частиц менее 300 мкм [патент RU №2182118 C1, «Способ очистки воды от нефтепродуктов»], в котором природный минерал смешивают с термопластичным полимером в соотношении на 100 вес.ч. минерала 25-130 вес.ч. полимера, полученной смесью заполняют пресс-формы определенной конфигурации (диски, цилиндры, ленты, пластины) и подвергают термообработке при температуре плавления полимера в течение 5-40 мин. Однако данный метод очитки воды требует дополнительных энергозатрат на удаление налипающих на поверхность материала нефтепродуктов. Недостатком данного способа также является необходимость в регенерации сорбирующего материала вакуумированием или центрифугированием.
Технической задачей настоящего изобретения является создание экологичного сорбирующего материла на основе шламовых и золошлаковых отходов ТЭЦ, позволяющего производить очистку водных объектов и сточных вод от масел без использования синтетических веществ.
Поставленная задача достигается тем, что при способе получения сорбирующего материала для нефтепродуктов, включающем термообработку минерального сырья в течение 30 минут, согласно изобретению в качестве минерального сырья используют шламовые и золошлаковые отходы ТЭЦ, при этом проводят предварительную термическую обработку обводненного шламового отхода химводоочистки ТЭЦ при температуре 180-200°C, последующее просеивание через сито с размером отверстий не более 0,1 мм, смешивание полученного шламового отхода с золошлаковыми отходами ТЭЦ ультразвуковым диспергатором с добавлением дистиллированной воды, после чего осуществляют термическую обработку полученной дисперсии при температуре 200°C с последующим формованием полученной порошкообразной смеси путем прессования. Содержание шламовых отходов ТЭЦ составляет 35-65%. Содержание золошлаковых отходов ТЭЦ составляет 65-35%.
Предлагаемый способ получения сорбирующего материала на основе шламовых и золошлаковых отходов ТЭЦ является экологичным, т.к. не требует применения химических реагентов, а также позволяет получить сорбент, способный удерживать поглощенные вещества более 5 часов с потерей в весе менее 0,01% вследствие десорбции.
Температурный режим 180-200°C при одностадийной термообработке шламового отхода ТЭЦ химводоочистки обеспечивает получение наибольшего количества шлама размером 0,1 мм.
2
2
Удельная поверхность частиц шлама размером менее 0,1 мм составляет 4,8 м/г, золошлаковых отходов ТЭЦ - 0,5 м/г, что обеспечивает сорбционную емкость по маслу 14,7% относительно веса материала на их основе [Э.Р. Зверева, Т.М. Фарахов // Энергоресурсосберегающие технологии и аппараты ТЭС при работе на мазутах. Под ред. А.Г. Лаптева. - М.: «Теплотехник», 2012. - С. 55].
Использование ультразвукового диспергатора с добавлением дистиллированной воды позволяет достичь равномерного смешения порошков без дополнительных примесей.
Следует отметить, что увеличение прочностных характеристик материала и возможного времени его нахождения в воде без разрушения достигается путем введения в его состав от 35 до 65% шлама ХВО. Увеличение сорбционной емкости (14 и более % относительно веса материала), а также сорбционной скорости (2 и более %/мин относительно веса материала) сорбирующего материала достигается путем введения в его состав 65-35% золошлаковых отходов ТЭЦ.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. С целью сгущения твердой фазы и удаления воды производилось естественное отстаивание шламовых отходов ТЭЦ. После фильтрации сгущенной части шлама твердая фаза подвергается одностадийной термической сушке при температуре 180-200°C. Порошкообразные шламовые и золошлаковые отходы просеяли через сито с целью извлечения частиц размером менее 0,1 мм из общей массы. Оставшуюся часть сыпучего материала подвергали измельчению для получения частиц такого же размера. Равновесное смешивание веществ производилось с помощью ультразвукового диспергатора. Для этого в приготовленную смесь порошков (35-65% шламовых отходов и 65-35% золошлаковых отходов) добавили дистиллированную воду, погрузив выходной конец диспергатора в колбу с раствором. Обработанный раствор помещали в сушильный шкаф и подвергали одностадийному термолизу при температуре 200°C в течение 30 минут. Формообразование полученного сорбирующего материала производилось путем прессования.
Предлагаемый способ получения сорбирующего материала на основе шламовых и золошлаковых отходов ТЭЦ не требует обработки материала химическими веществами, позволяет получить сорбент, способный удерживать поглощенные вещества более 5 часов с потерей в весе менее 0,01% вследствие десорбции.
Полученный сорбирующий материал на основе шламовых и золошлаковых отходов ТЭЦ, обладающий гидрофобными и олеофильными свойствами, в виде прессованных таблеток помещают на поверхность водного объекта для удаления разливов масел или используют в качестве загрузочного материала в фильтрах. Отработанный сорбент можно использовать в качестве альтернативного вида топлива.