Способ очистки водной поверхности от плёнки нефти или нефтепродуктов
METHOD OF CLEANING WATER SURFACE FROM FILM OF OIL OR OIL PRODUCTS

Изобретение относится к сорбционным способам очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений. Может быть использовано для очистки водных объектов от пленки аварийно-разлитой и другой плавающей нефти, а также нефти и нефтепродуктов, находящихся в нефтешламовых амбарах и других хранилищах жидких отходов многопрофильных предприятий. Сущность изобретения: способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений, включающий обработку плавающей пленки нефти или нефтепродуктов порошком из смеси органо-минерального состава, при которой наблюдается быстрое осаждение образующегося в результате избирательной адсорбции нефтяного плавучего конгломерата, в качестве компонентов смеси используют целлюлозно-минеральный материал и негашеную известь, в массовом соотношении, определяемом по формуле:
В - влажность целлюлозно-минерального материала (в массовых долях);
Скарб. - массовая доля карбоната кальция в целлюлозно-минеральном материале;
2
Са(ОН) - массовая доля гашеной извести в смеси, высушенной в воздушной среде при температуре 120°С до влажности 8%.
Известен способ применения неорганических частиц, представляющих собой порошок размером до 500 микрон на основе кремнийсодержащих минералов с высокой плотностью, в состав которых могут быть введены добавки биопрепаратов (патент US 6988550 от 14.05.2009). Частицы в виде порошка наносят на нефтяную пленку, они адсорбируют нефтяные углеводороды и начинают медленно тонуть, очищая, таким образом, водную поверхность. Недостатком указанного способа является низкая скорость затопления и высокие дозы внесения до 8-10 кг порошка на 1 кг нефти. Кроме того, этот метод из-за низкой скорости осаждения не решает проблему быстрого удаления загрязнений с поверхности воды, а также проблему утилизации образующихся осадков нефтесодержащего материала.
Известен способ использования неорганических осадителей нефти из трепела, доломита и смеси данных материалов в соотношениях 1:1 и 3:2 в виде порошка различной дисперсности (принятый нами за прототип) [Б.А. Альжанов, О.Г. Горовых Использование метода затопления при ликвидации аварийных разливов нефти на водных объектах / Вестник Воронежского института ГПС МЧС России №4 (21), 2016, с. 79-80]. Соотношение порошка и нефти по массе составляет примерно 3:1. Размеры частиц порошка в среднем 0,5-0,9 мм для тревела и 0,5 мм для доломита. Более мелкий помол не осаждает нефть. Частицы в виде порошка наносят на нефтяную пленку, они адсорбируют нефтяные углеводороды и начинают медленно тонуть, очищая, таким образом, водную поверхность. Время полного осаждения нефти составляет от 35 до 70 минут. Недостатками указанного метода являются:
- необходимость дозированного размола неорганического материала до размера частиц в узком диапазоне значений;
- высокие дозы внесения;
- не известно работает ли данный метод осаждения с нефтепродуктами (например, с отработанными маслами);
- относительно большое время полного осаждения;
- частичное всплытие затопленной нефти;
- внесение дополнительных ограничений при утилизации образующегося твердого осадка.
Техническим результатом изобретения является многократное (в десятки раз) увеличение скорости осаждения нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, агрегация и прочное удерживание абсорбированных нефти и нефтепродуктов.
6
10
5
3
2
3
2
2
2
5
2
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого состава смеси, которая в отличие от прототипа помимо минеральной составляющей содержит органическую составляющую - целлюлозу. С целью агрегации образующегося нефтяного конгломерата абсорбированной нефти или нефтепродуктов и увеличения скорости осаждения, в качестве осаждающего вещества используют смесь из целлюлозно-минеральный материала, имеющего следующие показатели: влажность - (45±5)%, целлюлоза (СНО) - (35±5) %, карбонат кальция (СаСО) - (15±5)%, оксид алюминия (AlO) - (0,8±0,2)%, оксид натрия (NaO) - (0,04±0,01)%, оксид калия (KO) - (0,01±0,005)%, оксид магния MgO - (0,04±0,01)%, оксид фосфора (РО) - (0,01±0,005)%, перемешанного с гашеной известью Са(ОН), массовую долю которой определяют по формуле:
В - влажность целлюлозно-минерального материала (в массовых долях);
Скарб. - массовая доля карбоната кальция в целлюлозно-минеральном материале;
2
Са(ОН) - массовая доля гашеной извести в смеси,
причем смесь высушивают в воздушной среде при температуре (120±5)°С до относительной влажности (8±1)%.
Целлюлозно-минеральный материал получают в соответствии с ТУ 17.11.14 - 004 - 46251405 - 2018 (введены с 30.03.2018 г. ) ФБУ «Тест-С.Петербург» зарегистрированы КЛП и внесены в реестр учетной регистрации №020108 от 29.05.2018 г. Предназначен для использования в качестве выгорающей добавки в керамические изделия и в дорожном строительстве. Производство целлюлозно-минерального материала осуществляется на автоматизированных линиях улавливания и обезвоживания осадка (флотошлама) после флотационных установок при производстве бумаги - основы для изготовления изделий санитарно-гигиенического направления.
Производство целлюлозно-минерального материала включает следующие технологические потоки:
- аккумулирование флотошлама в бассейн;
- перекачка на установки для повышения интенсивности обезвоживания;
- сгущение флотошлама на гравитационных столах и дисковом сгустителе;
- подача в разгрузочный желоб;
- обезвоживание флотошлама в шнековом прессе.
В качестве компонента смеси используется гашеная известь (ИЗВЕСТЬ СТРОИТЕЛЬНАЯ, молотая ГОСТ 9179-2018).
Сухую смесь равномерно рассыпают по поверхности нефтяного пятна в количестве, равном объемному количеству нефти или нефтепродуктов на поверхности воды. Вся нефть абсорбируется порошком, собирается в конгломерат, который приобретает отрицательную плавучесть и через 40-60 с опускается на дно, сохраняя свою целостность. При механическом воздействии он рассыпается без выделения абсорбированной нефти или нефтепродуктов. Повторного появления нефти или нефтепродуктов на поверхности воды не наблюдалось до 60 дней (периода наблюдения).
6
10
5
3
2
3
2
2
2
5
2
2
3
Пример 1. На фиг. 1-3 представлены результаты воздействия полученной порошкообразной смеси на нефтяную пленку на поверхности воды. Для опыта использовали целлюлозно-минеральный материал следующего состава: влажность - (48±1)%, целлюлоза (CHO) - (35±1) %, карбонат кальция (CaCO) - (15±1)%, оксид алюминия (AlO) - (0,8)%, оксид натрия (NaO) - (0,04)%, оксид калия (KO) - (0,01)%, оксид магния MgO - (0,04)%, оксид фосфора (PO) - (0,01)%. После сушки на воздухе в лабораторном сушильном шкафу до влажности (8%±1) полученный материал смешивали с негашеной известью, массовую долю которой рассчитали, по формуле: Са(ОН)=В(1,5 Скарб.-Скарб.-0,1 Скарб.)=0,48(1,5⋅0,0225-0,0034-0,1⋅0,15)=0,007;
Для опыта использовали стеклянный мерный химический стакан, в который наливалось 200 мл воды и 30 мл нефти (Фиг. 1).
Затем на поверхность нефтяной пленки равномерно насыпали полученный порошок -осадитель в объеме, равном объему нефти в стакане. Практически сразу начинался процесс абсорбции и нефти порошком (Фиг. 2). Через 40 с образовывается конгломерат из порошка и нефти, который сразу опускался на дно стакана не оставляя на поверхности нефти (Фиг. 3).
Пример 2. На Фиг. 4-6 представлены результаты воздействия полученной смеси на пленку из отработанного масла на поверхности воды. Для опыта использовали стеклянный мерный химический стакан, в который наливалось 200 мл воды и 30 мл отработанного машинного масла (Фиг. 4), затем на поверхность нефтяной пленки равномерно насыпали полученную смесь, в количестве примерно равном объему отработанного машинного масла в стакане. Практически сразу начинался процесс абсорбции нефтепродукта порошком (Фиг. 5). Через 40 с образовался комок из порошка и нефтепродукта, который опускался на дно стакана не оставляя на поверхности пленки из отработанного машинного масла (Фиг. 6). В таблице 1 приведены результаты скорости осаждения нефти предложенным составом в сравнении с неорганическими порошками, использованными в прототипе.
Примечание:
данные со звездочкой приведены - для прототипа,
- данные с двумя звездочками - для отработанного машинного масла
Как видно из таблицы скорость осаждения при применении предлагаемого состава увеличивается от 35 до 70 раз, по сравнению со всеми неорганическими материалами, предлагаемыми в прототипе.