СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ


RU (11) 2296008 (13) C1

(51) МПК
B01J 20/16 (2006.01)
B01J 20/30 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005125181/15 
(22) Дата подачи заявки: 2005.08.08 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.08.08 
(45) Опубликовано: 2007.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1632946 A1, 07.03.1991. SU 1813071 A3, 30.04.1993. RU 2116255 C1, 27.07.1998. RU 2255804 C1, 10.07.2005. 
(72) Автор(ы): Зосин Анатолий Петрович (RU); Приймак Татьяна Ивановна (RU); Приймак Денис Валерьевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Зосин Анатолий Петрович (RU); Приймак Татьяна Ивановна (RU); Приймак Денис Валерьевич (RU) 
Адрес для переписки: 184209, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Зиновьева, 10, кв.75, Т.И. Приймак 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Изобретение относится к способам получения адсорбентов на основе минеральных носителей, преимущественно алюмосиликатных и может быть использовано для очистки воды от эмульгированных и растворенных нефтепродуктов, а также от аварийных разливов нефтепродуктов на воде, почве и твердых поверхностях. При получении адсорбента в раствор лигносульфоната с концентрацией 10-20% вводят при перемешивании щелочно-силикатную добавку в количестве 0,2-3,0% от массы алюмосиликатного носителя и этим составом пропитывают носитель. Пропитанный носитель подвергают термической обработке при 700-900°С. В качестве алюмосиликатного носителя используют вермикулит с крупностью частиц 0,25-8,0 мм или перлит с крупностью частиц 0,125-0,25 мм, а в качестве щелочно-силикатной добавки берут силикат калия и/или силикат натрия с кремнеземным модулем 2,8-4,2. Термическую обработку пропитанного носителя ведут в потоке газов, образовавшихся при сгорании углеводородного топлива: природного газа, дизельного топлива и мазута. Технический результат изобретения заключается в повышении (до 2,5 раз) сорбционной емкости получаемого адсорбента по отношению к разлитым, эмульгированным и растворенным нефтепродуктам. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к способам получения адсорбентов на основе минеральных носителей, преимущественно алюмосиликатных, и может быть использовано для очистки воды от эмульгированных и растворенных нефтепродуктов, а также от аварийных разливов нефтепродуктов на воде, почве и твердых поверхностях.

Промышленные и бытовые стоки являются, как правило, многокомпонентными. Они содержат органические загрязняющие вещества в виде нефтепродуктов, катионы металлов, в том числе цветных и тяжелых металлов, и взвешенные частицы, что требует применения для очистки стоков полифункциональных адсорбентов, обладающих ионообменными свойствами. Природные адсорбенты, применяемые в современных методах очистки, должны обладать высокой сорбционной емкостью и необходимой прочностью. Среди природных алюмосиликатов широкое применение для водоочистки получили вермикулит, перлит, цеолиты и др. Однако природные алюмосиликаты имеют низкую адсорбцию по отношению к нефтепродуктам, что требует модифицирования их поверхностно-структурных характеристик с целью придания им олеофильных свойств. Это достигается путем термообработки алюмосиликатов и нанесения на их поверхность модифицирующих гидрофобизирующих агентов. Применение гидрофобизирующих агентов сопровождается, однако, блокированием активных ионообменных центров, что существенно снижает ионообменные свойства адсорбента и не позволяет использовать его для комплексной очистки сточных вод. Кроме того, применение модифицированных адсорбентов может приводить к вторичному загрязнению очищаемой воды.

Известен способ получения адсорбента для очистки воды от нефтепродуктов (см. патент РФ №2255804, МПК 7 B 01 J 20/32, 2005 г.), включающий модифицирование поверхности предварительно вспученного перлита и/или вермикулита путем перемешивания гранул в водно-спиртовом растворе октилтриэтоксисилана до его гидролитической поликонденсации с образованием на поверхности пор гранул кремнийорганической пленки и последующей сушки модифицированного сорбента в потоке теплого воздуха или естественным путем. В качестве водно-спиртового раствора может быть использован водный раствор изопропилового спирта. Впитывающая способность полученного адсорбента по нефти составляет 10-12 г/г адсорбента.

Недостатком известного способа является то, что формирование на поверхности пор адсорбента гидролитически устойчивой кремнийорганической пленки блокирует ионообменные центры адсорбента, что существенно снижает его сорбционную способность по отношению к катионоактивным соединениям. Это ограничивает область использования данного адсорбента только ликвидацией аварийных разливов нефти и не распространяется на очистку технологических стоков, которые, как правило, загрязнены эмульгированными и растворенными нефтепродуктами. Октилтриэтоксисилан, используемый для гидрофобизации поверхности алюмосиликатного носителя, является весьма дорогим и токсичным реагентом.

Известен также способ получения адсорбента для очистки воды от нефтепродуктов (см. авт. свид. СССР №1632946, МПК5 C 02 F 1/28, B 01 J 20/30, 1991 г.), включающий пропитку алюмосиликатного носителя - вермикулита с размером частиц 0,25-2,0 мм углеродсодержащим агентом в виде 30-40%-ного водного раствора лигносульфоната при соотношении жидкой и твердой фаз 1:6-24 и термическую обработку пропитанного вермикулита в воздушной атмосфере во вращающейся электропечи при 550-700°С. Сорбционная емкость полученного адсорбента по растворенным нефтепродуктам составляет 92-231 мг/г углеродной массы адсорбента.

Недостатком известного способа является то, что для получения адсорбента используется избыточное количество лигносульфоната (30-40%-ный раствор), а термическая обработка ведется при относительно низкой температуре. Это приводит соответственно к образованию сплошной плотной пленки продуктов термического разложения лигносульфоната и неполной его карбонизации, что нежелательно по причине блокирования ионообменных центров вермикулита, возможности вторичного загрязнения очищаемой воды продуктами неполного разложения лигносульфоната и необходимости отмывки адсорбента перед его использованием. Пониженная температура термической является причиной неполного вспучивания алюмосиликатного носителя - вермикулита, что ведет к уменьшению удельной поверхности адсорбента и снижению его пористости. Это, в свою очередь, понижает сорбционную емкость адсорбента при его использовании в качестве фильтрующей загрузки и впитывающую способность при использовании адсорбента для сбора аварийных разливов нефтепродуктов на воде, почве и твердых поверхностях. Сорбционная емкость полученного адсорбента по растворенным нефтепродуктам (92-231 мг/г) дается на углеродную массу адсорбента, что в пересчете на массу всего адсорбента будет составлять меньшую величину.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение адсорбента для очистки воды, обладающего повышенной сорбционной емкостью и впитывающей способностью по отношению к разлитым, эмульгированным и растворенным нефтепродуктам. Кроме того, техническим результатом изобретения является получение полифункционального адсорбента, обеспечивающего комплексную очистку сточных вод.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения адсорбента для очистки воды от нефтепродуктов, включающем пропитку зернистого алюмосиликатного носителя водным раствором лигносульфоната и термическую обработку пропитанного носителя, согласно изобретению, перед пропиткой алюмосиликатного носителя в раствор лигносульфоната вводят щелочно-силикатную добавку в количестве 0,2-3,0% от массы носителя, раствор лигносульфоната используют с концентрацией 10-20%, а термическую обработку пропитанного носителя ведут при 700-900°С.

Технический результат достигается также тем, что в качестве алюмосиликатного носителя используют вермикулит с крупностью частиц 0,25-8,0 мм.

Технический результат достигается и тем, что в качестве алюмосиликатного носителя используют перлит с крупностью частиц 0,125-0,25 мм.

На достижение технического результата направлено то, что в качестве щелочно-силикатной добавки используют силикат калия и/или силикат натрия с кремнеземным модулем 2,8-4,2.

На достижение технического результата направлено также то, что термическую обработку пропитанного носителя ведут в потоке газов, образовавшихся при сгорании углеводородного топлива.

На достижение технического результата направлено и то, что в качестве углеводородного топлива используют природный газ, дизельное топливо, мазут.

Достижению технического результата способствует то, что термическую обработку пропитанного носителя ведут в нагревательной печи.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при получении адсорбента используется сочетание двух видов добавок: лигносульфоната в виде его водного раствора и щелочно-силикатной добавки в виде соли или водного раствора силиката калия и/или силиката натрия с кремнеземным модулем 2,8-4,2. Лигносульфонат является побочным продуктом целлюлозно-бумажной промышленности, относится к классу полисахаридов и образуется при сульфатной варке древесины. Лигносульфонаты не являются токсичными веществами и после очистки от сульфогрупп применяются в медицине в качестве сорбирующих препаратов. При температурах 350-450°С лигносульфонаты гидрируются с одновременной деструкцией, в результате которой из них могут получаться масла, представляющие смесь гидрированных и негидрированных продуктов - ароматических углеводородов. При повышенной (более 700°С) температуре лигносульфонат полностью разлагается с образованием газообразных продуктов реакции и углерода, который осаждается на поверхности носителя либо в виде пленки, либо в виде дискретных частиц. Варьируя концентрацию лигносульфоната и условия термической обработки, можно осаждать углерод в виде наночастиц, обладающих повышенными сорбционными свойствами по отношению к нефтепродуктам. Присутствие силиката калия или натрия интенсифицирует процесс формирования наночастиц и способствует повышению механической прочности частиц вермикулита и перлита при их вспучивании. Предпочтительная концентрация раствора лигносульфоната для формирования наночастиц составляет 10-20 мас.%, а содержание щелочно-силикатной добавки - 0,2-3,0% от массы носителя. При смешении лигносульфоната с силикатом калия или натрия происходит их химическое взаимодействие с получением комплексного раствора, которым обрабатывают алюмосиликатный носитель, осуществляя его пропитку. В качестве алюмосиликатного носителя используют вермикулит крупностью частиц 0,25-8,0 мм и/или перлит в виде песка с крупностью частиц 0,125-0,25 мм. Предпочтительной температурой термической обработки при модифицировании алюмосиликатного носителя является температура 700-900°С. При этой температуре происходит максимальное вспучивание частиц вермикулита и перлита при сохранении их механической прочности. Термическую обработку осуществляют в нагревательной печи или в потоке газов, образовавшихся при сгорании углеводородного топлива. Термическая обработка в потоке отходящих газов от сгорания углеводородного топлива позволяет одновременно осуществить функциализацию поверхности адсорбента - прививку химически активных функциональных групп. В качестве углеводородного топлива могут быть использованы природный газ, дизельное топливо и мазут.

Введение щелочно-силикатной добавки в раствор лигносульфоната перед пропиткой алюмосиликатного носителя способствует формированию наночастиц углерода из продуктов термического разложения лигносульфоната на обрабатываемой поверхности носителя при одновременном повышении механической прочности частиц адсорбента. Кроме того, введение щелочно-силикатной добавки корректирует кислотно-основные свойства поверхности адсорбента, расширяя область его применения для очистки воды и в кислой области при рН менее 5 без дополнительной корректировки кислотности очищаемого раствора.

Введение в раствор лигносульфоната щелочно-силикатной добавки в количестве 0,2-3,0% от массы носителя обусловлено тем, что при содержании добавки в количестве менее 0,2% образование наночастиц снижается до их минимального числа, а при содержании более 3,0% поверхность адсорбента существенно уменьшается, что ведет к снижению сорбционной емкости и впитывающей способности адсорбента.

Использование раствора лигносульфоната с концентрацией 10-20% обусловлено тем, что при концентрации менее 10% количество углерода, образующегося в результате термического разложения лигносульфоната и способного к осаждению на поверхность носителя в виде наночастиц, незначительно, а при концентрации более 20% углерод создает на поверхности носителя плотные пленки, которые блокируют ионообменные центры и микропоры носителя, в результате чего уменьшается удельная поверхность адсорбента.

Проведение термической обработки пропитанного носителя при температуре 700-900°С обеспечивает полное разложение лигносульфоната с образованием на поверхности носителя углерода и максимально возможное вспучивание алюмосиликата, что сопровождается ростом его удельной поверхности и увеличением сорбционной емкости. При температуре менее 700°С не происходит полного вспучивания алюмосиликата, а также термического разложения лигносульфоната до углерода, что в совокупности приводит к уменьшению величины поверхности адсорбента и его сорбционной емкости. При температуре выше 900°С происходит разрушение структуры алюмосиликатного носителя, потеря его механической прочности, а также выгорание углерода, образовавшегося в результате термического разложения лигносульфоната.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении сорбционной емкости и впитывающей способности адсорбента по отношению к разлитым, эмульгированным и растворенным нефтепродуктам, а также в получении полифункционального адсорбента, обеспечивающего комплексную очистку сточных вод.

Использование вермикулита или перлита в качестве алюмосиликатного носителя обусловлено тем, что эти алюмосиликаты способны значительно увеличивать свою поверхность при термической обработке. При этом появляется возможность совместить процессы карбонизации поверхности алюмосиликатного носителя продуктами термического разложения лигносульфоната и вспучивания частиц с целью увеличения их поверхности и пористости. Кроме того, вермикулит и перлит являются весьма доступными алюмосиликатами и добываются в промышленных масштабах. В качестве алюмосиликатного носителя могут быть также использованы гидрослюды: гидрофлогопит, гидробиотит и др. Однако их применение требует дополнительной обработки пероксидными соединениями для увеличения удельной поверхности в процессе вспучивания, что усложняет и удорожает процесс получения адсорбента.

Крупность частиц вермикулита 0,25-8,0 мм обусловлена спецификой технологического применения адсорбента. Адсорбент с размером частиц 2-8 мм предпочтительно использовать для очистки воды от растворенных нефтепродуктов путем фильтрации через слой адсорбента, а адсорбент с размером частиц 0,25-2,0 мм преимущественно используется для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов. Адсорбент с размером частиц менее 0,25 мм имеет пониженную сорбционную активность в связи с присутствием в его составе частиц пустой породы, а адсорбент с размером частиц более 8 мм обладает низкими кинетическими показателями - время реализации его сорбционной емкости составляет 1,0-1,5 часа, что отрицательно сказывается на экономической эффективности применения адсорбента.

Крупность частиц перлита 0,125-0,25 мм обусловлена характером пористости перлита, поскольку у него преобладают закрытые поры, и определяющую роль в сорбционных процессах играет внешняя поверхность, а также спецификой его технологического применения для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов.

Использование в качестве щелочно-силикатной добавки силиката калия и/или силиката натрия с кремнеземным модулем 2,8-4,2 обусловлено соображениями оптимальной силикатизации поверхности сорбента при сохранении его максимальной пористости. Кроме того, силикаты калия и натрия с таким кремнеземным модулем являются весьма доступными и входят в номенклатуру промышленно выпускаемых реагентов. При совместном использовании силикатов калия и натрия их берут в массовом соотношении 1,5-9,0:1 с учетом того, что силикаты калия в процессе использования адсорбента для очистки воды от нефтепродуктов способствует развитию нефтеокисляющих бактерий и частичной регенерации адсорбента.

Проведение термической обработки пропитанного носителя в потоке газов, образовавшихся при сгорании углеводородного топлива, обусловлено тем, что в процессе вспучивания частичек алюмосиликатного носителя помимо модифицирования носителя углеродом, образующимся в результате термического разложения лигносульфоната в присутствии щелочно-силикатной добавки, происходит функциализация поверхности углеводородными радикалами продуктов горения топлива, что повышает сродство адсорбента к нефтепродуктам.

Использование в качестве углеводородного топлива природного газа, дизельного топлива и мазута обусловлено тем, что при сгорании этих видов углеводородов образуются углеводородные радикалы, являющиеся фрагментами химических соединений, входящих в состав сырой нефти и нефтепродуктов. Адсорбируясь на поверхности носителя и частиц углерода, они повышают сродство адсорбента к нефтяным компонентам.

Проведение термической обработки пропитанного носителя в нагревательной печи позволяет, как и в случае обработки носителя в потоке газов, совместить процессы вспучивания частичек алюмосиликатного носителя и модифицирования носителя углеродом, образующимся в результате термического разложения лигносульфоната в присутствии щелочно-силикатной добавки. Такой вариант термической обработки целесообразно использовать при получении адсорбента для фильтрационной очистки воды, где требуется повышенная прочность частиц адсорбента, что не всегда возможно обеспечить в динамических условиях обработки носителя в потоке газов.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышения сорбционной емкости и впитывающей способности адсорбента, а также обеспечения комплексной очистки сточных вод.

Сущность и преимущества заявляемого изобретения могут быть проиллюстрированы следующими Примерами.

Пример 1. Берут навеску алюмосиликатного носителя в виде вермикулита с крупностью частиц 0,25-8,0 мм массой 100 кг. Для обработки вермикулита готовят 8 л комплексного раствора путем разведения 1,2 кг лигносульфоната в 8 л воды (15%-ный раствор). Затем в приготовленный раствор вводят 1,5 кг щелочно-силикатной добавки (1,5% от массы вермикулита) в виде соли силиката калия с кремнеземным модулем 3,2 - K2О·3,2SiО 2. Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 10 мин. Приготовленным комплексным раствором производят пропитку частиц вермикулита при Ж:Т=1:12,5 путем перемешивания смеси в течение 10 мин. Полученную массу эжектируют в поток восходящих газов с температурой 800°С, образовавшихся при сгорании углеводородного топлива - природного газа в шахтной печи. В результате термической обработки получают 92 кг адсорбента объемом 1,2 м 3. Адсорбент фракционируют с выделением фракций 2-8 мм и 0,25-2 мм, которые используют соответственно для очистки воды от растворенных и эмульгированных нефтепродуктов и ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов в виде мазута.

Очистку воды от растворенного и эмульгированного мазута в количестве 15 мг/л ведут путем ее фильтрации через слой адсорбента с размером частиц 2-8 мм. Время контакта очищаемой воды с адсорбентом составляет 15 мин. Очищенную воду анализировали путем контрольной экстракции мазута четыреххлористым углеродом с последующей ИК-спектроскопией. Остаточная концентрация мазута в воде составила менее 0,01 мг/л. Сорбционная емкость полученного адсорбента по растворенному и эмульгированному мазуту равна 275 мг/г адсорбента. Ликвидацию аварийного разлива мазута осуществляют путем его обработки адсорбентом с размером частиц 0,25-2,0 мм до полного впитывания разлитых нефтепродуктов с образованием влажной сыпучей массы. Впитывающая способность адсорбента по мазуту составила 14 г/г адсорбента.

Основные технологические параметры способа получения сорбента и результаты очистки воды по примерам 1-6 представлены в таблице.

Пример 2. Берут навеску алюмосиликатного носителя в виде вермикулита с крупностью частиц 0,25-8,0 мм массой 100 кг. Для обработки вермикулита готовят 10 л комплексного раствора путем разведения 1 кг лигносульфоната в 10 л воды (10%-ный раствор). Затем в приготовленный раствор вводят 0,2 кг щелочно-силикатной добавки (0,2% от массы вермикулита) в виде соли силиката натрия с кремнеземным модулем 2,8 - Na2О·2,8SiО2 . Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 10 мин. Приготовленным комплексным раствором производят пропитку частиц вермикулита при Ж:Т=1:10 путем перемешивания смеси в течение 10 мин. Полученную массу эжектируют в поток восходящих газов с температурой 900°С, образовавшихся при сгорании дизельного топлива в шахтной печи. В результате термической обработки получают 90,6 кг адсорбента объемом 1,18 м3. Адсорбент фракционируют с выделением фракций 2-8 мм и 0,25-2 мм, которые используют соответственно для очистки воды от растворенных нефтепродуктов и ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов в виде дизельного топлива марки Л-062.

Очистку воды от растворенного дизельного топлива в количестве 1 мг/л ведут путем ее фильтрации через слой адсорбента с размером частиц 2-8 мм. Время контакта очищаемой воды с адсорбентом составляет 20 мин. Очищенную воду анализировали путем контрольной экстракции дизельного топлива четыреххлористым углеродом с последующей ИК-спектроскопией. Остаточная концентрация дизельного топлива в воде составила менее 0,01 мг/л. Сорбционная емкость полученного адсорбента по растворенному дизельному топливу равна 254,3 мг/г адсорбента. Ликвидацию аварийного разлива дизельного топлива осуществляют путем его обработки адсорбентом с размером частиц 0,25-2,0 мм до полного впитывания разлитого топлива с образованием влажной сыпучей массы. Впитывающая способность адсорбента по дизельному топливу составила 13,8 г/г адсорбента.

Пример 3. Берут навеску алюмосиликатного носителя в виде вермикулита с крупностью частиц 0,25-8,0 мм массой 100 кг. Для обработки вермикулита готовят 7 л комплексного раствора путем разведения 1,48 кг лигносульфоната в 7 л воды (20%-ный раствор). Затем в приготовленный раствор вводят 3 кг щелочно-силикатной добавки (3% от массы вермикулита) в виде соли силиката калия с кремнеземным модулем 4,2 - K2O·SiO 2. Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 10 мин. Приготовленным комплексным раствором производят пропитку частиц вермикулита при Ж:Т=1:14,2 путем перемешивания смеси в течение 10 мин. Полученную массу эжектируют в поток восходящих газов с температурой 700°С, образовавшихся при сгорании мазута в шахтной печи. В результате термической обработки получают 93,5 кг адсорбента объемом 1,1 м3. Адсорбент фракционируют с выделением фракций 2-8 мм и 0,25-2 мм, которые используют соответственно для очистки воды от растворенных и эмульгированных нефтепродуктов и ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов в виде бензина марки АИ-92.

Очистку воды от растворенного бензина в количестве 3 мг/л ведут путем ее фильтрации через слой адсорбента с размером частиц 2-8 мм. Время контакта очищаемой воды с адсорбентом составляет 18 мин. Очищенную воду анализировали путем контрольной экстракции бензина четыреххлористым углеродом с последующей ИК-спектроскопией. Остаточная концентрация бензина в воде составила менее 0,012 мг/л. Сорбционная емкость полученного адсорбента по растворенному и эмульгированному бензину равна 257 мг/г адсорбента. Ликвидацию аварийного разлива бензина осуществляют путем его обработки адсорбентом с размером частиц 0,25-2,0 мм до полного впитывания разлитого бензина с образованием влажной сыпучей массы. Впитывающая способность адсорбента по бензину составила 12,9 г/г адсорбента.

Пример 4. Берут навеску алюмосиликатного носителя в виде вермикулита с крупностью частиц 0,25-8,0 мм массой 100 кг. Для обработки вермикулита готовят 8 л комплексного раствора путем разведения 1,2 кг лигносульфоната в 8 л воды (15%-ный раствор). Затем в приготовленный раствор вводят 3 кг щелочно-силикатной добавки (3% от массы вермикулита) в виде смеси солей силиката калия с кремнеземным модулем 3 - К2О·3,0SiO2 и силиката натрия с кремнеземным модулем 2,8 - Na 2O·2,8SiO2, взятых в массовом соотношении 1:1. Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 15 мин. Приготовленным комплексным раствором производят пропитку частиц вермикулита при Ж: Т=1:12,5 путем перемешивания смеси в течение 12 мин. Полученную массу с помощью наклонного вибрирующего лотка подают в нагревательную печь с температурой 900°С. В результате термической обработки получают 93,8 кг адсорбента объемом 1,1 м3. Адсорбент фракционируют с выделением фракций 2-8 мм и 0,25-2 мм, которые используют соответственно для очистки воды от растворенных нефтепродуктов и ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов в виде керосина марки Т-6.

Очистку воды от растворенного керосина в количестве 1 мг/л ведут путем ее фильтрации через слой адсорбента с размером частиц 2-8 мм. Время контакта очищаемой воды с адсорбентом составляет 25 мин. Очищенную воду анализировали путем контрольной экстракции керосина четыреххлористым углеродом с последующей ИК-спектроскопией. Остаточная концентрация керосина в воде составила менее 0,012 мг/л. Сорбционная емкость полученного адсорбента по растворенному керосину равна 256,2 мг/г адсорбента. Ликвидацию аварийного разлива керосина осуществляют путем его обработки адсорбентом с размером частиц 0,25-2,0 мм до полного впитывания разлитого керосина с образованием влажной сыпучей массы. Впитывающая способность адсорбента по керосину составила 14,2 г/г адсорбента.

Пример 5. Берут навеску алюмосиликатного носителя в виде вермикулита с крупностью частиц 0,25-8,0 мм массой 100 кг. Для обработки вермикулита готовят 8 л комплексного раствора путем разведения 1,2 кг лигносульфоната в 8 л воды (15%-ный раствор). Затем в приготовленный раствор вводят 1,5 кг щелочно-силикатной добавки (1,5% от массы вермикулита) в виде в виде смеси солей силиката калия с кремнеземным модулем 3,5 - K2О·3,5SiО2 и силиката натрия с кремнеземным модулем 3 - Na 2О·3SiО2, взятых в массовом соотношении 2:1. Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 15 мин. Приготовленным комплексным раствором производят пропитку частиц вермикулита при Ж:Т=1:12,5 путем перемешивания смеси в течение 12 мин. Полученную массу с помощью наклонного вибрирующего лотка подают в нагревательную печь с температурой 850°С. В результате термической обработки получают 92 кг адсорбента объемом 1,22 м3. Адсорбент фракционируют с выделением фракций 2-8 мм и 0,25-2 мм, которые используют соответственно для комплексной очистки ливневых стоков АЗС от растворенных и эмульгированных нефтепродуктов в виде смеси бензинов, дизельного топлива и моторного масла, а также катионов Cd, Pb, и ликвидации аварийного разлива моторного масла.

Очистку воды от растворенных и эмульгированных нефтепродуктов в количестве 6 мг/л, взвесей - 1 мг/л и катионов металлов - 0,9 мг/л ведут путем ее фильтрации через слой адсорбента с размером частиц 2-8 мм. Время контакта очищаемой воды адсорбентом составляет 15 мин. Очищенную воду анализировали путем контрольной экстракции нефтепродуктов четыреххлористым углеродом с последующей ИК-спектроскопией. Концентрацию катионов металлов в очищенной воде определяли атомно-адсорбционным методом. Остаточная концентрация нефтепродуктов в воде составила менее 0,03 мг/л. Сорбционная емкость полученного адсорбента по растворенным и эмульгированным нефтепродуктам равна 232 мг/г адсорбента. Сорбционная емкость адсорбента по катионам Cd и Pb составила 0,9 мг-экв/г. Ликвидацию аварийного разлива моторного масла осуществляют путем его обработки адсорбентом с размером частиц 0,25-2,0 мм до полного впитывания разлитого моторного масла с образованием влажной сыпучей массы. Впитывающая способность адсорбента по моторному маслу составила 12,1 г/г адсорбента.

Пример 6. Берут навеску алюмосиликатного носителя в виде перлита с крупностью частиц 0,125-0,25 мм массой 100 кг. Для обработки перлита готовят 15 л комплексного раствора путем разведения 1,5 кг лигносульфоната в 15 л воды (10%-ный раствор). Затем в приготовленный раствор вводят 1,5 кг щелочно-силикатной добавки (1,5% от массы перлита) в виде соли силиката калия с кремнеземным модулем 3,2 - K 2О·3,2SiО2. Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 15 мин. Приготовленным комплексным раствором производят пропитку частиц вермикулита при Ж:Т=1:6,6 путем перемешивания смеси в течение 25 мин. Полученную массу с помощью наклонного вибрирующего лотка подают в нагревательную печь с температурой 700°С. В результате термической обработки получают 91,6 кг адсорбента объемом 1,3 м3 . Адсорбент используют для ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов в виде сырой нефти парафинонафтенового типа (экспортный вариант).

Ликвидацию аварийного разлива нефти осуществляют путем ее обработки адсорбентом с размером частиц 0,125-0,25 мм до полного впитывания разлитой нефти с образованием влажной сыпучей массы. Впитывающая способность адсорбента по нефти составила 12,1 г/г адсорбента.

Из данных, приведенных в примерах и таблице, видно, что адсорбент для очистки воды, получаемый согласно заявляемому изобретению, обладает по сравнению с прототипом более высокой (до 2,5 раз) сорбционной емкостью по отношению к разлитым, эмульгированным и растворенным нефтепродуктам. Предлагаемый адсорбент обладает высокой (12,1-14,2 г/г адсорбента) впитывающей способностью по отношению к нефтепродуктам, разлитым в результате аварий на воде, почве и твердых поверхностях. Адсорбент позволяет проводить комплексную очистку нефтезагрязненных стоков, в том числе от катионов металлов.

Заявляемый способ получения адсорбента для очистки воды от нефтепродуктов является простым в осуществлении, использует доступные реагенты и стандартное технологическое оборудование. Способ апробирован в опытно-промышленных условиях, а полученный адсорбент использован для очистки стоков ряда промышленных предприятий.

Таблица 
Пример № Получение адсорбента Примение адсорбента 
Носитель Концентрация раствора лигносульфоната, % Щелочно-силикатная добавка Отношение комплексного раствора и носителя, Ж:Т Условия термообработки Сорбционная емкость по растворенным и эмульгированным нефтепродуктам, мг/г Впитывающая способность по нефтепродуктам, г/г Сорбционная емкость по катионам металлов, мг-экв/г 
вид добавки количество, % метод нагрева температура, °С 
1 вермикулит 15 К 2О·3,2SiO2 1,5 1:12,5 поток газов 800 275,0 14,0 - 
2 вермикулит 10 Na2O·2,8SiО2 0,2 1:10 поток газов 900 254,3 13,8 - 
3 вермикулит 20 К2О·4,2SiО 2 3,0 1:14,2 поток газов 700 257,0 12,9 
4 вермикулит 15 K2 О·3SiО2, Na2 O·2,8SiО2 1,5

1,5 1:12,5 нагревательная печь 900 256,2 14,2 - 
5 вермикулит 15 К2О·3,5SiО 2 Na2О·3SiО2 2,0

1,0 1:12,5 нагревательная печь 850 232,0 12,1 0,9 
6 перлит 10 К2 О·3,2SiО2 1,5 1:6,6 нагревательная печь 700 - 12,1 - 






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ получения адсорбента для очистки воды от нефтепродуктов, включающий пропитку зернистого алюмосиликатного носителя водным раствором лигносульфоната и термическую обработку пропитанного носителя, отличающийся тем, что перед пропиткой алюмосиликатного носителя в раствор лигносульфоната вводят щелочно-силикатную добавку в количестве 0,2-3,0% от массы носителя, раствор лигносульфоната используют с концентрацией 10-20%, а термическую обработку пропитанного носителя ведут при 700-900°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного носителя используют вермикулит с крупностью частиц 0,25-8,0 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного носителя используют перлит с крупностью частиц 0,125-0,25 мм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочно-силикатной добавки используют силикат калия и/или силикат натрия с кремнеземным модулем 2,8-4,2.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что термическую обработку пропитанного носителя ведут в потоке газов, образовавшихся при сгорании углеводородного топлива.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве углеводородного топлива используют природный газ, дизельное топливо, мазут.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что термическую обработку пропитанного носителя ведут в нагревательной печи.