СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ПРЕДОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
METHOD OF PRODUCING SORBENT FOR REMOVAL OF OIL PRODUCTS FROM WATER

Изобретение относится к способам получения сорбентов, которые могут быть использованы для предочистки вод различных производств от нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива, нефти, мазута и др.).
Известен способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов, при котором целлюлозосодержащий материал (торф, опилки, древесную стружку, ветошь) нагревают при 180-210°С в течение 1-4 часов в автоклаве (SU №2112594, кл. B01J 20/22; C02F 1/28, 1998 г.).
Недостатком сорбента из торфа, приготовленного данным способом, является его невысокая сорбционная емкость, особенно по отношению к легким нефтепродуктам (бензину, керосину, дизельному топливу), значительная энергоемкость получения и высокая стоимость, большое гидродинамическое сопротивление потоку жидкости.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов на основе целлюлозосодержащего материала путем его термообработки. В качестве целлюлозосодержащего материала используют верховой торф моховой группы малой степени разложения, который предварительно измельчают с последующим гранулированием до получения гранул диаметром 2-3 мм, а термообработку проводят при температуре 165-175°С без доступа воздуха в течение 40-60 минут. При этом перед термообработкой торфяные гранулы подсушивают до влажности 14-16% в естественных условиях (RU №2270718, кл. С1 B01J 20/24; B01J 20/30).
Недостатком данного решения является необходимость нагрева материала при высокой температуре (165-175°С) в течение длительного времени (40-60 мин), что усложняет и удорожает процесс производства сорбента. К недостаткам данного решения можно отнести и отсутствие данных по сорбционной способности полученного сорбента по отношению к другим нефтепродуктам, таким как мазуты сырая нефть, масла и их смеси с различными углеводородами.
Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый сорбент, который содержит в качестве основы отвердевшие отходы буровых работ, которые дробят до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм, смешивают с портландцементом М-500 и древесными опилками в соотношении 1:1:1 по массе, формуют в виде колбасок длиной от 1 до 4 см и диаметром около 5 мм, которые высушивают в токе воздуха, имеющего скорость ~1 м/с и температуру от 25 до 35°С.
В зависимости от места бурения при поиске углеводородного сырья, отходы буровых работ (ОБР) имеют различную консистенцию.
ОБР - грязеподобные образования с содержанием хлорида натрия от 2 до 10%, влажностью до 75%, со значительным содержанием тяжелых углеводородов, поверхностно-активных веществ и с содержанием солей тяжелых металлов ниже уровня их ПДК, установленных для почв и грунтов. Это отходы бурения на море, в частности на Каспии.
Отходы буровых работ на суше содержат до 25% воды, от 25 до 60% оксида алюминия, от 60 до 15% диоксида кремния, практически постоянное количество органических соединений (2-2,5%), соли различных ионов металлов, обычно ниже уровня ПДК, установленных для почв и грунтов (ОБР с места бурения месторождений Уренгоя и Астраханской области).
Содержание компонентов в отходах буровых работ представлено в таблице.
Таблица
Содержание компонентов в отходах буровых работ
№ п.п.
Определяемые показатели
Нормативное содержание в грунтах и почвах, СанПин 2.1.7.573-96.
Результаты исследований шести образцов. Первая цифра - наименьшее, вторая - наибольшее содержание
1
рН солевой вытяжки, ед. рН
6,0-9,7
8,5-8,8
2
Нефтепродукты, мг/кг
10,0
0,50-0,95
3
*СПАВ, мг/кг
5,0
0,05-1,2
4
Хлориды, мг/кг
~1500 (для песка)
25000-38000
5
Сульфаты, мг/кг
10000 (песок)
790-950
6
Фосфаты, мг/кг
не нормировано
10,0-15,0
7
Железо подвижное, мг/кг
10,0
5,0-6,5
8
Цинк подвижный, мг/кг
не более 23,0
1,4-2,9
9
Свинец подвижный, мг/кг
не более 32,0
0,10-0,15
10
Кадмий подвижный, мг/кг
не более 1,0
0,005-0,01
11
Ртуть общая, мг/кг
не более 2,1
0,003-0,005
12
Никель подвижный, мг/кг
1,0
0,035-0,040
13
Марганец подвижный, мг/кг
2,0
1,0-5,0
14
Мышьяк, мг/кг
не более 0,05
0,045-0,050
15
Хром подвижный, мг/кг
0,05
0,01-0,02
16
Медь подвижная, мг/кг
3,0
0,25-0,35
*СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества
ОБР - радиационно безопасный продукт (имеется санитарно-эпидемиологическое заключение Отдела надзора за радиационной безопасностью Центра гигиены и эпидемиологии в г. Санкт-Петербурге, протокол №1864/06 от 01.11.2006). Суммарная удельная эффективная активность составляет 78±10 Бк/кг при норме 370 Бк/кг.
Так как ОБР представляют собой экологически и радиационно безопасные образования, их можно использовать при производстве различных материалов, в том числе сорбентов.
Смесь ОБР, цемента и опилок позволяет получать композитный материал с высокой прочностью и хорошими сорбционными свойствами.
Предлагаемый сорбент получают следующим образом: отвердевшие отходы буровых работ размалывают на шаровой мельнице до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм и смешивают их с портландцементом М-500 и древесными опилками с размерами частиц 3-5 мм в соотношении 1:1:1 по массе. Полученную в виде крутого теста смесь пропускают через шнековый измельчитель с решеткой, имеющей отверстия диаметром 5 мм, далее масса от измельчителя подается на движущуюся ленту или поддон. Гранулы высушивают в потоке воздуха, имеющего скорость ~1 м/с и температуру от 25 до 35°С. После того как масса застынет, ее оставляют на 70-80 часов. Получаются твердые и прочные гранулы длиной от 1 до 4 см и диаметром около 5 мм. Полученный сорбент назван нами ОБР-2.
3
3
Для проверки поглощаемости предлагаемым сорбентом нефтепродуктов приготавливали пары серий растворов. Одна из пар являлась контрольной. Растворы содержали по 500 см водопроводной воды и возрастающее количество какого-либо нефтепродукта (от 0 до 10 см).
Во вторую серию этих пар, содержащую те же компоненты, вносили по 25 г сорбента ОБР-2. Содержимое всех емкостей интенсивно перемешивали в течение 15 минут и отстаивали в течение 1 часа.
3
После отстаивания жидкую фазу осторожно переносили в делительные воронки и определяли количество (в см) нефтепродуктов в контрольной и исследуемой серии. По разности определяли количество нефтепродуктов, поглощенных сорбентом.
Проведенные исследования показали, что 1 кг сорбента ОБР-2 поглощает нефтепродукты в следующих количествах (кг):
смесь керосина и мазута (3:1)
~0,45
керосин
~0,08
мазут
~2,00
нефть
~0,80
бензин Аи-95
~0,05
Это обнадеживающий результат и он свидетельствует о том, что нами получен новый, недорогой и эффективный сорбент для предочистки воды от нефтепродуктов.