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.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru