Сорбенты для сбора нефти и нефтепродуктов

1 представлены данные, демонстрирующие эффективность предлагаемых материалов по извлечению нефти из водной эмульсии (с концентрацией 1.32 г/л), откуда видно, что в зависимости от соотношения компонентов степень извлечения сорбентами нефти достигала 83.8-98.2%.

Органоминеральные сорбенты
В качестве носителя — основы для создания органоминеральных сорбентов — обычно применяют глинистые минералы, природные цеолиты и цеолитсодержащие породы. Из глинистых минералов наиболее широко используется монтмориллонит; это связано с его высокой сорбционной емкостью и широким распространением в природе в составе бентонитовых пород. Он относится к группе смектитов, структура которых имеет тип расположения слоев 2:1, при котором одна сетка октаэдров заключена между двумя сетками тетраэдров. Минералы этой группы обладают уникальными свойствами. Их гидрофильная емкость выше, чем у группы 1:1, за счет большего несовершенства структуры, высокой способности к изоморфизму ионов кристаллической решетки, что дополнительно заряжает поверхность микрокристаллов, а также слабой связанности элементарных пакетов структуры, следствием которой является явление интеркаляции, приводящее к набуханию минерала. Они обладают высокой сорбционной емкостью в отношении паров летучих органических соединений (гидрофильных и гидрофобных), обусловленной, с одной стороны, большой удельной поверхностью высокодисперсного минерала, а с другой — возможностью интеркаляции межслоевого пространства молекулами сорбата. Вследствие таких свойств влияние влажности на сорбцию гидрофобных соединений на смектитах имеет нетрадиционный характер. При небольшом (до воздушно-сухого состояния) увлажнении их активность сохраняется, но при большем, вплоть до предельного, она резко снижается из-за конкурентной сорбции воды [28]. В водной среде глинистые минералы практически не сорбируют гидрофобные соединения, в том числе УВ, поскольку необходимые для связывания сорбционные центры заняты водой.
Цеолиты представляют большую группу водных алюмосиликатов кальция и натрия общей формулы Мm/n [(AlO2)x(SiO2)y]z· H2O (x + y — сумма тетраэдров в элементарной ячейке, m — число катионов М, n — валентность катиона), относящихся к подклассу каркасных силикатов, и близки минералам по составу и свойствам. Каркас цеолитов образован тетраэдрическими группами SiO2/4 и AlO2/4 и пронизан полостями (порами) и каналами (окнами) размером 2–15 Å, достаточным для проникновения в них органических молекул и катионов близкого поперечного диаметра. Часть катионов Si4+ в тетраэдрах заменена на Al3+; возникающий трёхмерный отрицательный заряд компенсируется зарядами одно и двухва лентных катионов (так называемых обменных), расположенных вместе с молекулами воды в каналах цеолита. В природе цеолитовые минералы широко распространены в виде цеолитсодержащих пород (ЦСП), имеющих в своем составе, наряду с собственно цеолитом, сопутствующие минералы, такие как монтмориллонит, гидрослюды, кварц, кристобаллит, кальцит. В России месторождения ЦСП широко распространены; общие запасы богатых (более 40% цеолита по массе) руд оцениваются в 3,8 млрд т, бедных — более 20 млрд т.
Сорбционные свойства ЦСП зависят в основном от количества цеолита и глинистых минералов в их составе, типа загрязнителя и влажности очищаемой среды. За рубежом их широко используют в технологиях защиты окружающей среды. В частности, вследствие высокой катионообменной емкости (ЕКО) в США ЦСП находят широкое применение в качестве сорбционного материала для заполнения водопроницаемых «барьерных стенок», предназначенных для очистки грунтовых и сточных вод от неорганических загрязнителей, таких как катионы тяжелых металлов [28]. Однако удаление гидрофобных (нефтяных и топливных) УВ с помощью ЦСП возможно только в условиях низкой влажности.
Таким образом, в условиях низкой влажности глинистые минералы и ЦСП являются эффективными сорбентами в отношении органических загрязнителей как гидрофильного, так и гидрофобного типов. Обладая сравнимой с активированными углями и синтетическими цеолитами сорбционной активностью, они являются намного более доступными и дешевыми сорбентами, поскольку широко распространены во многих странах, включая Россию. Однако во влажных условиях, тем более в водной среде, их сорбционная емкость в отношении гидрофобных соединений, в том числе УВ, резко снижается. Решением этой проблемы является гидрофобизация поверхности глинистых минералов.


Заключение
Как известно, к наиболее характерным загрязнителям для различных сред относятся нефть и нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, тяжелые металлы и др. В настоящее время для очистки биосферы от загрязнителей используются различные методы, в том числе механические, физико-химические, химические, биологические. Из физико-химических методов наибольший интерес представляет адсорбция, которая весьма эффективна, а при многоступенчатой организации процесса способна обеспечить очистку до любого требуемого уровня. В качестве сорбентов применяются как природные на растительной и минеральной основе (хлопок, мох, опилки, древесные стружки, древесная мука, пенька, солома, глина, перлит и др.), так и искусственные и синтетические материалы на основе вискозы, гидратцеллюлозы, синтетических волокон, термопластических материалов, пенополиуретана и др.
Кроме того, в последнее время все большую актуальность приобретает использование сорбентов на основе отходов и техногенных материалов, так как такие направления, как “ресурсосбережение" и “рациональное природопользование”, в настоящий момент являются приоритетными направлениями науки и техники, а утилизация отходов и техногенных продуктов в промышленных масштабах как экономически, так и экологически обоснована и целесообразна.


Список литературы
Кузнецов, А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобиотехнологии. М.: Мир, 2006. 504 с.
Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. С.-Пб.: Химия, 2002. 168 с.
Единый эколого-технологический комплекс модификации среды обитания человека с помощью сорбционной очистки гидросферы / Абдуллин И.Ш. и др. Казань: изд-во КГТУ, 2001. 419 с.
US 20090163427, опубл. 25.06.2009
RU 2440121, опубл. 20.01.2012
ЕР 2486943, опубл. 15.08.2012
RU 2427389, опубл. 27.08.2011
RU 2011108271, опубл. 10.09 2012
RU 2471550, опубл. 10.01.2013
RU 2477125, опубл. 10.03.2014
RU 2389498, опубл. 20.05.2010
RU 2497537, опубл. 10.11.2013
US 2014227325 A1, B01J20/20; B01J20/3078, опубл. 14.08.14
US2014219909 A1, C01B 31/00; C01B 31/02; C07G31/100; D01F9/00; D01F9/17, опубл. 07.08.2014
JP 2013147768 A, D01F9/00; D01F9/17, опубл. 01.08.2013
US 2014228460 A1, C08J91/228, опубл. 14.08.2014
CN 102730681 A, C01B31/12, опубл. 17.10.2012
CN 102701201 A, C01B31/12, опубл. 03.10.2012
RU 2352349 С1, A61K36/185 опубл. 20.04.2009
RU 2352350 С1, A61K36/185, опубл. 20.04.2009
RU 2266311 опубл. 20.06.2005
RU 2209113, опубл. 06.04.2003
RU 2208479 опубл. 06.04.2003
RU 2191067, опубл. 01.03.2002
RU 2318736, опубл. 08.11.2008
RU 2299181 опубл. 12.04.2007
Жуков В.К., Томсон А.Э., Самсонова А.С. и др. // Природопользование. 2002. № 8. С. 167.
RU 2497588, опубл. 10.11.2013








18