СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПОЧВЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
METHOD OF PRODUCING SORBENT FOR CLEANING WATER AND SOIL OF OIL AND OIL PRODUCTS

Изобретение относится к технологии производства сорбентов для очистки водной поверхности и почвы от нефти и нефтепродуктов при их случайных или аварийных разливах, а также для очистки нефтесодержащих сточных вод.
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.
6
5
7
Известен способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов и тяжелых металлов (патент РФ №2132226, МПК 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 C-C. 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 №2061541, B01J 20/22, опубл. 10.08.1996 г.), заключающийся в гидрофобизации волокнистого целлюлозного материала раствором окисленного атактического полипропилена в алифатических углеводородах и последующей сушке 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 полимера к вымыванию 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.
5
7
В этом способе получения сорбента не определены условия получения окисленного атактического полипропилена, которые влияют на модифицирующие свойства окисленного атактического полипропилена и сорбционные свойства сорбента по отношению к нефти и нефтепродуктам. Кроме того, для растворения атактического полипропилена в качестве растворителя используют алифатические углеводороды C-C, которые относятся к пожаро- и взрывоопасным органическим растворителям.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение безопасности производства, разработка безотходной технологии получения гидрофобного волокнистого сорбента, обладающего высокой емкостью по отношению к нефти и нефтепродуктам, пригодного для многократной регенерации с сохранением высокой емкости к нефти и нефтепродуктам.
Поставленная задача решена за счет того, что в способе получения сорбента для очистки водной поверхности и почвы от нефти и нефтепродуктов, также как в прототипе, проводят гидрофобизацию волокнистого целлюлозного материала раствором окисленного атактического полипропилена с последующей сушкой до постоянного веса.
Согласно изобретению атактический полипропилен окисляют при температуре от 180°С до 240°С в течение от 4 до 6 часов, растворяют его в тетрахлорэтилене, полученным от 0,4 до 0,5%-ным раствором окисленного атактического полипропилена пропитывают волокнистый целлюлозный материал, избыток раствора сливают и возвращают в рецикл. Пропитанный волокнистый целлюлозный материал сушат, пропуская через него нагретый воздух. Пары тетрахлорэтилена конденсируют и возвращают в начало процесса.
В качестве волокнистого целлюлозного материала может быть использован ватин, вата или отходы хлопчатобумажного производства.
В предложенном способе окисление атактического полипропилена ведут при температуре 180-240°С и в качестве растворителя окисленного атактического полипропилена используют негорючий тетрахлорэтилен, который после сушки сорбента полностью регенерируется.
Этот способ получения сорбента для очистки водной поверхности и почвы от нефти и нефтепродуктов позволяет получить сорбент, обладающий высокой сорбцией нефти и нефтепродуктов в присутствии воды, с достаточно высокой способностью удерживать поглощенные нефть и нефтепродукты. Такой сорбент обладает высокой плавучестью, способен к многократной механической регенерации (отжим до 20 раз) с сохранением высокой сорбционной способности. Может быть утилизирован известными способами в строительстве дорог, сжиганием в топках, биоразложением.
На основе сорбента могут быть изготовлены специальные нефтепоглощающие изделия - маты, салфетки, боновые заграждения. Основным технологическим элементом получения этих изделий является предлагаемый нами способ получения сорбента.
Этот набор сорбционно-защитных изделий обеспечивает природопользователям практическую возможность быстро и вовремя отреагировать как на стандартные, так и на возможные аварийные ситуации, возникающие в процессе добычи, транспортировки, переработки и использования нефти и нефтепродуктов.
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.
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, и реакционную массу охлаждают до 80°С и при перемешивании растворяют в 1900 г тетрахлорэтилена.
Раствор охлаждают до комнатной температуры, полученным раствором заливают 40 г ватина на основе хлопка, пропитывают ватин при комнатной температуре в течение 10-15 минут, после чего избыток раствора сливают и возвращают в рецикл, а через ватин пропускают горячий воздух, нагретый до 80-100°С, до полного удаления растворителя. Воздух с парами растворителя поступает в холодильник, где конденсируется тетрахлорэтилен, который используют повторно для приготовления раствора окисленного атактического полипропилена.
3
3
3
Полученный сорбент после охлаждения до комнатной температуры исследуют на сорбцию нефти. В емкость на 200 см наливают 80 см воды и 80 см нефти. На поверхность помещают 1 г сорбента и выдерживают в течение 1-3 мин, сорбент вынимают, дают стечь излишней нефти в течение 1 мин. Сорбент с нефтью взвешивают. По разности веса сорбента до и после сорбции нефти определяют вес сорбированной нефти.
После отжатия нефти сорбент повторно используют для сбора нефти.
Результаты влияния условий окисления атактического полипропилена и его содержания в растворе тетрахлорэтилена на сорбцию сорбентом нефти приведены в таблице 1.
Результаты влияния многократного использования сорбента (ватин пропитан 0,4%-ным раствором окисленного атактического полипропилена при 240°С в течение 4 час) для сбора нефти на его сорбционную способность показаны в таблице 2.
Предлагаемый способ получения сорбента реализован на стандартном оборудовании для химического производства. Для стадии окисления 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 после охлаждения продукта окисления. Пропитку и сушку волокнистого целлюлозного материала проводят в отдельных стальных емкостях. Для регенерации паров тетрахлорэтилена из горячего воздуха используют стандартные трубчатые холодильники, охлаждаемые холодной водопроводной водой.
Таблица 2
Способ получения сорбента для очистки водной поверхности и почвы от нефти и нефтепродуктов
Количество циклов регенерации отжатием нефти от сорбента на центрифуге, количество раз
Емкость сорбента, г/г
1
27,5
2
26,7
3
26,9
4
26,4
5
26,5
6
26,8
7
26,3
8
26,2
9
25,7
10
25,8
11
24,9
12
24,6
13
24,2
14
23,6
15
23,4
16
23,4
17
23,2
18
22,8
19
22,6
20
22,5
21
21,8
22
21,4
23
20,8
24
20,3
25
19,9