Ликвидация разливов нефти сорбционным методом с применением новых материалов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 628.543.5.665

С. В. Степанова, О. А. Кондаленко, С. М. Трушков,

В. А. Доможиров

ЛИКВИДАЦИЯ РАЗЛИВОВ НЕФТИ СОРБЦИОННЫМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: нефть, очистка, сорбенты, сельскохозяйственные отходы.

Исследованы сорбционные свойства отходов от переработки сельскохозяйственных культур (пшеницы, ячменя, льна). Определена максимальная нефтеемкость. Изучена возможность изменения сорбционными материалами гидрофобных свойств путем обработки растворами кислот

Keywords: oil, purification, sorbents, agricultural waste.

Sorption qualities of waster of agricultural processing (wheat, barley, flax) for collecting ofpetrol scum from water surface are researched. The maximum of petrol-volume is determined. The possibility of transformations of sorption materials of hydrophobic qualities by treatment of acid solution is considerate.

На сегодняшний день нефть и нефтепродукты (НП) стали одними из самых распространенных экотоксикантов. Техногенное загрязнение проявляется на всех уровнях - от локального до глобального и представляет серьезную угрозу. Токсикация является очень стойкой и распространяется на большие расстояния. НП образуют на поверхности воды тонкую пленку, а в толще воды они находятся в эмульгированном и растворенном виде. Тяжелые фракции, образующиеся в ходе естественного разложения в водоеме, загрязняют его дно [1].

Одним из перспективных решений в области очистки нефтезагрязненных вод является применение технологий с использованием в качестве сорбционных материалов (СМ) растительных отходов. Эффективность последних определяется, главным образом, их емкостью по отношению к НП, степенью гидрофобности, плавучестью после сорбции и возможностью десорбции нефтепродукта, регенерации или утилизации сорбента [2].

В связи с вышеизложенным, как СМ изучались следующие отходы сельского хозяйства: шелуха пшеницы (ШП), ячменя (ШЯ) и льняная костра (ЛК). Интерес к названным материалам связан с многотоннажностью и доступной сырьевой базой в Республике Татарстан. Для определения нефтеемкости сорбентов при температуре 200 C использовались образцы нефти, добытые в НГДУ «Елховнефть» ОАО «Татнефть».

Первоначально определялись физико-механические свойства отходов. Результаты представлены в таблице 1.

Определялась нефтеемкость названных сорбционных материалов в статических условиях. Полученные даннык представлены в таблице 2. Отмечено, что в течение пятнадцати минут контактирования нефтеемкость ШП достигает 4,12 г/г, а ШЯ - 5,95 г/г. Нефтеемкость в динамичесих условиях, определенная пропусканием определенного количества нефти через слой сорбента, массой 1 г, помещенного в стеклянную колонку для ШП и ШЯ, не превышала 5 г/г, для льняной костры - 9,44 г/г. В статических условиях, наибольшие значения нефтеемкости получены при использовании льняной костры. Наличие в ее составе больших количеств целлюлозы (38-40 %), в то время как для остальных СМ, не более 23 % и лигнина (23-24 %) обуславливает, по всей видимости, высокое значение искомого параметра в сравнении с другими исследованными отходами.

Для исследования возможности удаления нефтяных пленок с поверхности воды моделировалось загрязнение в условиях эксперимента. Для этого к 50 мл дистиллированной воды, находящейся в чашке Петри, приливалось 3 мл нефти для имитации розлива последней на поверхности водных объектов. Остаточное содержание нефти в воде после проведения

сорбции определялось методом экстракции. В виду того, что сорбция основной массы нефти происходит в течение первых 15 минут контактирования, продолжительность эксперимента ограничивалась названным промежутком времени. Полученные результаты, представлены в таблице 3.

Применение вышеназванных материалов показало высокую эффективность удаления нефти с поверхности воды. Однако, наряду с нефтепоглощением происходит поглощение воды.

Ранее проведенными исследованиями [3] показано, что с помощью химической модификации возможно изменять характеристики целлюлозосодержащих натуральных волокон, в том числе и гидрофильность и гидрофобность. В связи с вышеизложенным проводилась обработка СМ водными растворами кислот, с подбором оптимальных параметров модификации.

Полученные после химической обработки модификаты использовались для изучения эффективности удаления нефти с водной поверхности. Ход проведения эксперимента соответствовал описанному выше. Объем нефти на водной поверхности объемом 50 мл составил 3 мл. Результаты представлены в таблице 4.

Таким образом, по результатам проделанной работы можно сделать вывод о целесообразности применения ШП, ШО, ШЯ и ЛК в качестве сорбционных материалов для локализации разливов нефти на водной поверхности.

Литература

1. Другое, Ю.С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. Практическое руководство / Ю. С. Другов, А. А. Родин. - М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2007. - 270 с.

2. Каменщиков, Ф.А. Нефтяные сорбенты / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. - Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. - 268 с.

3. Елинсон, И. С. Синтез и свойства новых сорбционных материалов на основе льняной костры / И.С. Елинсон [и др.] // Труды 3-ей научно-техн. конф. «Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии». - Гродно, 1998. - С.169-174.

© С. В. Степанова -канд. техн. наук, доц. каф. инженерной экологии КГТУ, [email protected]; О. А. Кондаленко - студ. КГТУ; С. М. Трушков - студ. КГТУ; В. А. Доможиров - студ. КГТУ.