Мар 07 2003

орошкообразные сорбенты из отходов производства для очистки воды от нефти

Опубликовано в 17:57 в категории Отходы и их утилизация

орошкообразные сорбенты из отходов производства для очистки воды от нефти

И.Б. Пономарева1, Л.Г. Шаранина2, А.Б. Ермаченко1, Н.В. Двигало2

1Донецкий государственный медицинский университет

им. М. Горького, г. Донецк

2Донецкий национальный университет, г. Донецк

Проблема очистки поверхностных и сточных вод от нефти является одной из кардинальных проблем охраны окружающей среды, поскольку нефть и нефтепродукты наносят колоссальный урон биосфере [1]. Катастрофических размеров достигло загрязнение океана, в него попадает 30млн.т нефти в год. Площадь нефтяной пленки на поверхности составляет 1/5 площади океана. Нефтяная пленка в таких размерах очень опасна. Она нарушает газо- и влагообмен между атмосферой и гидросферой, угнетает развитие жизни, особенно планктона, обусловливает более высокое (на 2-3 %) альбедо, чем поверхность чистого океана. Ежегодные потери нефти оценивают миллиардами долларов. Важной причиной экологических катастроф является износ оборудования, превышающий допустимые нормы. На предприятиях стран СНГ износ достигает 80 – 90%. Например, только из-за аварий нефтепроводов в России ежегодно разливается 5 – 7% добытой нефти, или 15 – 20 млн. тонн. Суммарная оценка прямых потерь нефти составляет в среднем около 2 млрд. долларов. Однако экологический ущерб от таких инцидентов многократно превосходит прямые потери. К колоссальным экономическим потерям привели крупномасштабные аварии нефтепроводов в Коми (1994г), Башкирии (1995г) [1].

Известно, что один литр нефтепродуктов может исключить из питьевого баланса 1 млн. литров воды; один килограмм образует на поверхности воды нефтяную пленку площадью 1 га, губительную для обитателей акватории [2]. Наиболее эффективным способом очистки от этих видов загрязнений является сорбционная очистка [2-4]. Общим требованием к вышеперечисленным веществам является то, что они должны обладать олеофильными и гидрофобными свойствами. Способы очистки включают равномерное нанесение на нефтяное пятно сорбирующего ве-

щества, впитывающего нефть или нефтепродукты, с последующим извлечением полученного пласта с водной поверхности механическими средствами [2-5]. Недостатками известных сорбционных способов очистки водной поверхности от нефтепродуктов являются использование дефицитных материалов (древесины, опилок, активированных углей); необходимость обработки сорбентов гидрофобными реагентами (например, всплывным маслом) [5] и регенерации сорбентов – активированных углей [3-4], последняя тоже сложна и требует значительных материальных затрат и многоступенчатой технологии.

С целью усовершенствования способа очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, нами разработан новый порошковый сорбент, составленный на основе отходов производства, не требующий сложной технологии приготовления, обладающий более высокой сорбционной емкостью по сравнению с известными [2-7]. За счет этого происходит снижение технико-экономических затрат, обеспечение сбора образующегося агломерата с поверхности воды; утилизация порошкообразных отходов производства и нефтяных пятен.

Сущность разработанного способа состоит в том, что в качестве сорбента используют отходы производства: остаточный бурый уголь (ОБУ) и алюмосиликатные микросферы (АСМС), получающиеся при сжигании органического топлива на ГРЭС и концентрирующиеся в золошлаковых отходах (ЗШО). На поверхность воды, содержащей нефтяную пленку толщиной 0,45 – 1,30 мм, равномерно наносят порошкообразный сорбент, в качестве которого используют высушенный в определенном режиме ОБУ после экстракции аммиаком из него гуматов аммония, или смесь ОБУ и АСМС в соотношении 1:0,84 – 1,12.

АСМС – мелкодисперсные сферические частицы, оболочка которых состоит из оксидов кремния, железа, заполненных инертным газом, главным образом азотом. Толщина оболочек 2 – 30 мкм, диаметр 50 – 130 мкм. Химический состав АСМС, мас. %: SiO2 – 60,00; Al2O3 – 21,75; Fe2O3 – 9,00; CaO – 2,70; Na2O – 2,15; MgO – 1,6; SO3 – 1,50; п.п.п. –1,30. Насыпная плотность – 390 кг/м3; истинная плотность (оболочек) – 2,27 кг/м3 ; коэффициент теплопроводности, l, - 0,100 – 0,105 Вт/м·К; удельное сопротивление – 1012 – 1013 Ом·м; диэлектрическая проницаемость – 2,2-2,6.

Отходы – ОБУ образуются при нетопливной переработке бурых углей с целью получения из них гуматов аммония – ростстимулирующих и органоминеральных препаратов. По разработанной в НИО ДонНУ технологии получают ОБУ дисперсностью 0 –20 мкм (100%), который содержит %, мас: Wa -30,0 – 58,0; Ас-20,0-35,0; ОМУ -50,0-7,00.

Исходный ОБУ сушат на воздухе (влажность воздушного-сухого ОБУ составляет 5,0 – 7,0%), сушку продолжают в специальном режиме при температуре 160° С. При высушивании в этом режиме ОБУ получают в виде пористых частиц с высокой удельной поверхностью. Полученный пористый сорбент, дисперсностью 0 – 20 мкм, обладает высокой степенью гидрофобности и может быть непосредственно использован в качестве сорбента.

Методика очистки проста: на водную поверхность, покрытую нефтяной плёнкой толщиной 0,45 мм, распыляют ОБУ. Распыленный порошок за 5 – 10 с впитывает нефть, практически не впитывая влаги, и в виде окомкованной массы – агломератов, общая площадь поверхности которых составляет примерно 15 – 20 % от исходной поверхности, погружается в воду, оседает на дно.

На поверхности воды практически нет нефтяной пленки. Сорбированная таким способом нефть обратно не переходит, а удерживается в виде агломерата на дне сосуда. Очищенную от нефтяной пленки воду декантируют. Остаточная концентрация нефтепродуктов составляет 12 мг/л [8]. Установленная норма ПДК нефтепродуктов 0,1 мг/л, – IV класс опасности [9]. Удельная сорбция сорбента данного типа (ОБУ) составляет 1,10 кг нефти/1 кг сорбента.

В результате сорбционной очистки поверхности пресных вод порошкообразным сорбентом ОБУ имеем очищенную от нефти водную поверхность. Связанная сорбентом нефть стабильно удерживается на дне сосуда и обратного явления десорбции нефти на поверхность не наблюдалось. Расход ОБУ на сорбцию нефтяного пятна сокращается в 2,2 раза по сравнению с известным [7].

При применении модифицированного сорбента – смеси ОБУ с АСМС получают агломераты, не тонущие в воде, которые легко собираются с поверхности воды. Удельный расход сорбента при использовании смеси ОБУ: АСМС в пределах 1 : 0,84 – 1,12 обеспечивает удельную сорбционную емкость 0,98 – 1,30 кг нефти/ кг сорбента, что на 26,8 –39,2% выше, чем у известного [6].

Оптимальное соотношение ОБУ: АСМС в пределах 1 : 0,84 – 1,12, обеспечивает удельную сорбцию нефти равную 0,98 – 1,26 кг/кг ОБУ. При этом происходит агломерация нефти, сокращение площади нефтяного пятна на 90,0 – 95,0 %. Агломерат собирают с поверхности акватории, что обеспечивает последующую утилизацию нефти.

Сорбенты позволяют собирать разлитую нефть с поверхности морских, пресных вод в сжатые сроки (10 – 30 с) с высокой эффективностью, что подтверждают данные анализа на содержание нефтепродуктов.

Компоненты разработанных композиций порошковых сорбентов являются отходами производств, что соответственно упрощает технологию на стадии получения сорбента. Отработанный сорбент после отделения из него нефти можно использовать как котельное топливо, таким образом, устраняется необходимость его регенерации.

Все это в целом обеспечивает позитивную технико-экологическую и экономическую эффективность разработанных порошкообразных сорбентов.

Литература

1. Girusov T.V., Bobylev S.N., Novoselov A.L., Chepurnykh N.V. Ecology and Environmental and Resources Economics. M.: UNITY, 2000. – 455p.

2. Пащенко А.А., Крупа А.А. /Очистка воды от нефти и нефтепродуктов с помощью модифицированного перлита.// В кн. Роль химии в охране окружающей среды. Киев: Наукова Думка, 1983. – С.189-197.

3. Пономарев В.Г., Иоккимис Э.Г., Монгайт И.Л. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, 1985. –С.114-124.

4. Абсорбционная очистка сточных вод нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности на активных углях. Тематический обзор. Серия: охрана окружающей среды. М., 1979 – С.4-24.

5. А.С. СССР № 998645, МКИ Е 02 В 15/04 //Способ получения материала для удаления нефтепродуктов с поверхности воды /А.И. Киприанов, Ю.Д. Юдкевич, А.Н. Завьялов, Ю.М. Гольшмидт, Е.А. Лебедев. Опубл. 23.02.83. БИ №7, 1983.

6. Тарнопольская М.Г. и др. Водоснабжение и санитарная техника, №11, 1991. – С.5-6.

7. А.С. U.S. №1773873, МКИ с 02 Г 1/28 //Способ очистки поверхности воды от нефти /В.Ж. Аренс, О.М. Гридин, Р.С. Мижерова, А.В. Заволонский. Опубл. 07.11.92 БИ №41, 1992.

8. Методики определения концентрации загрязняющих веществ в природных и сточных водах. Сборник. Ч.1./Под ред . к .х .н. Ключевой Э.С., Донецк: Государственное управление охраны окружающей природной среды Министерства природы управления Украины по Донецкой области, 1994.- С.100-106.

9. Санитарные правила и нормы. Охрана поверхностных вод от загрязнений /Министерство здравоохранения СССР: М., 1988. –С. 16.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.