CC BY
19
- © Н.В. Чухарева, К.А. Кувшинов,
О.Л. Блохина, И.А. Хадкевич, Д.С. Рожкова, 2012
Н. В. Чухарева, К. А. Кувшинов, О. Л. Блохина, И. А. Хадкевич, Д. С. Рожкова
ПОВЫШЕНИЕ СОРБЦИОННОЙ ЕМКОСТИ НИЗИННОГО ОСОКОВОГО ТОРФА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ ТОВАРНОЙ НЕФТИ
Проведено исследование сорбционной емкости низинного осокового торфа Томской области. Приведенные результаты экспериментов показывают эффективность термической обработки торфа при создании сорбента для ликвидации аварийных разливов нефти.
Ключевые слова: природные сорбенты, нефтеемкость, низинный торф, ликвидация аварийных разливов, нефть, термообработка.
Развитие системы трубопроводного транспорта на территории Российской Федерации сопровождается ава-аварийными и чрезвычайными ситуациями, об этом свидетельствует статистика, предоставленная Общественным советом Федерального агентства по недропользованию [1]. Для России проблема ликвидации разливов нефти особенно актуальна. Только по официальным данным потери нефти и нефтепродуктов достигают почти 5 млн т/год [2].
Для ликвидации последствий разлива используют преимущественно механические и сорбционные методы. При значительных объемах разлитой нефти обычно применяют различные механические нефтесборщики: пороговые, центробежные, шнековые, адгезионные. Но использование механических сборщиков не всегда эффективно при удалении малых разливов нефти или нефтепродуктов и ликвидации тонкой 1...2 мм пленки нефти на воде, поэтому используются сорбционные материалы. В настоящее время исследователи, например [3.5], проводят разработки по созданию эффективных сорбентов для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. Определяющими требованиями, предъявляемыми к сорбционным материалам, являются эффективность сорбента по сбору нефти (далее нефтеемкость), стоимость, доступность, срок годности сырья, транспортные затраты на доставку, затраты на утилизацию и эко-
логическую безопасность и т.д. [6]. Поэтому в настоящее время актуальной является задача получения недорогих, эффективных по нефтеемкости сорбентов, например, на основе торфов.
Большинство исследователей рекомендуют [7] в качестве сырья использовать верховые торфа малой степени разложения. Это ограничивает ресурсную базу получаемого конечного продукта.
Целью данного исследования является изучение сорбцион-ных свойств низинного торфа Томской области и его термическая обработка — как средство повышения нефтеемкости.
Для определения нефтеемкости Ом (г/1 г торфа) низинного осокового торфа за основу была взята методика ТУ 21410942238-03-95, изложенная в работе [6.]. В качестве сорбируемой нефти была выбрана товарная нефть (смесь подготовленных по качественным характеристикам нефтей месторождений Томской области в соответствии с ГОСТ51858-2002). Характеристики объектов исследования представлены в табл. 1.
Торф высушивали до воздушно-сухого состояния. Измельчали под сито до 4 мм. Далее исследовали его нефтеемкость на сухое вещество Омс1, которая составила 2,93 ±2,5 % г/1г торфа (при Р = 0,95, число экспериментов п > 5).
Согласно [8] гидрофильность торфа связана с его сорбци-онными свойствами по отношению к нефти или нефтепродуктам (чем меньше этот показатель, тем лучшую сорбционную способность проявляет торф). Одним из методов снижения гидрофильности и увеличения гидрофобности является его термическая обработка. В данной работе, термообработку торфа проводили по методике, изложенной в работе [9], до 100 °С, 150 °С, 200 °С, 250 °С, в среде собственных газов разложения при скорости нагрева 5...7 ° С/мин.
Результаты исследования нефтеемкости Ом термообрабо-танного торфа представлены в табл. 4. Показано, что термообработка торфа при температуре от 100 °С до 200 °С способствует увеличению нефтеемкости Ом с 2,98± 2,5 % до 3,07 ± 2,5 % г /1г торфа. Дальнейшее увеличение температуры приводит уже к снижению сорбционной способности торфа до 2,97 г/г (рис. 1).
Таблица 1
Характеристика объектов исследования
Сорбент (низинный осоковый торф)
Месторождение Степень разложения, % Технический анализ, % Элементный состав, % на сухое вещество
Влажность воздушно-сухого торфа, % Зольность абсолютно сухого торфа, % С Н О+^Б
Таганское 35 11,10 12,94 53,40 5,90 40,70
Сорбтив (товарная нефть)
Шифр товарной нефти р, плотность НУВ при 20 °С, кг/м3 Масс. доля воды, % Масс. концентр. хлор. солей, 3 Масс. доля серы, % Давление насыщен. паров,
ТН А 846,2 0,08 мг/дм 0,52 4П3
Таблица 4
Влияние температуры термообработки низинного осокового торфа на изменение его нефтеемкости (при Р = 0,95, п > 5)
Тип, вид тор- Шифр ТН Температура, Нефтеемкость
фа (р, кг/м3, при 20 °С) °С г /1г торфа
Низинный, А (846) — 2,93 ± 2,5 %
осоковый 100 2,98 ± 2,5 %
150 3,01 ± 2,5 %
200 3,07 ± 2,5 %
250 2,97 ± 2,5 %
Полученные результаты, согласно [9, 10], можно объяснить тем что, под действием высоких температур происходит выделение из торфа влаги, смолы, изменяется его пористость. При этом отсутствие кислорода (среда собственных газов разложения) практически исключает возможность окисления поверхности торфа, которая после удаления функциональных групп, придающих материалу гидрофильные свойства, приобретает гидрофобные характеристики. Дальнейшее увеличение температуры термообработки для исследованного образца низинного
Рис. 1. Влияние термической обработки на нефтеемкостъ торфа
осокового торфа приводит к более глубоким изменениям химической структуры торфа, возможно уп-° юо 150 200 250 лотнению его порис-Темперагура термообработки торфа, °С ТОСТИ, ЧТО снижает
его сорбционную способность по отношению к товарной нефти.
Выводы
1. Нефтеемкость низинного осокового торфа средней степени разложения (35 %) находится в пределах 2,93 ±2,5 % г/1г торфа.
2. Термическая обработка низинного осокового торфа до 200 °С способствует возрастанию нефтеемкости до 3,07 ± 2,5 % г /1г торфа.
3. Дальнейшее увеличение температуры нагрева низинного осокового торфа приводит к снижению его сорбционной способности по отношению к исследованной товарной нефти.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Брушлинский H.H. Статистика чрезвычайных ситуаций на объектах добычи углеводородного сырья//Общественный совет Федерального агентства по недропользованию
2. Набаткин A.H., Хлебников B.H. Применение сорбентов для ликвидации нефтяных разливов//Нефтяное хозяйство. — 2000. — №11. — С.61.
3. Патент №2185236 «Способ получения гидрофобного сорбента», Дружинин В.А., Зорькин A.M.
4. Патент №2019527 «Способ очистки почв от нефтяных загрязнений» Коронелли Т.В., Аракелян Э.И., Комарова Т.Н., Ильинский В.В.
5. Патент №2124393 «Адсорбент для очистки от нефтепродуктов» Бенин А.И., Посецельский А.И.
6. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта. — Каменщиков Ф.А., Богомольный. Е.И. — M. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», институт компьютерных исследований, 2006. — 528 с.
7. Нефтяные сорбенты. — Каменщиков Ф.А., Богомольный. Е.И. — М. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. — 268 с.
8. Novoselova L.Yu., Sirotkina E.E. Peat-based sorbents for the purification of contaminated environments: A review// Solid Fuel Chemistry . — 2008. — №4. — pp.251—256.
9. Чухарева Н.Б., Маслов С.Г., Долгих C.M. Влияние среды и способа термообработки на изменение группового состава и свойств осокового низинного торфа // Химия растительного сырья. — 2004. — №2. — С. 61—66.
10. Klavins M., Porshnov D. Approaches for peat modification to improve oil sorption capacity// GEMESED'11 Proceedings of the 4th WSEAS international conference on Energy and development — environment — biomedicine — Режим доступа: http://www.wseas.us/e-library/conferences/2011/Corfu/GEMESED/ GEMESED-05.pdf (дата обращения 09.05.12). ШШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Чухарева Наталья Вячеславовна — кандидат химических наук, доцент, [email protected],
Кувшинов Кирилл Александрович — зав. Лабораторией, [email protected], Блохина Ольга Леонидовна — студентка, [email protected], Хадкевич Ирина Аркадьевна — студентка, [email protected], Рожкова Дарья Сергеевна — студентка, [email protected], Национальноый исследовательский Томский политехнический университет,
