XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В наше время остро стоит проблема загрязнения окружающей среды, влияющая на организм человека и всех других живых существ. Поэтому трудно представить жизнь человека без использования сорбирующих веществ. Их применение распространено как в медицине, так и в различных видах промышленности: от металлургии и теплогенерации до выпуска продуктов питания.

Сорбенты (Sorbens) с латыни переводятся, как поглощающие. Это твердые тела или жидкости, селективно поглощающие из окружающей среды растворенные вещества, газы или пары. Такая способность позволяет активно применять их при очистке газов и жидкостей от нежелательных примесей, очистки сточных вод на производстве, а также для осушения воздуха на складах и в лабораториях.

Загрязнение посредством нефти и нефтепродуктов наносят серьезный ущерб экологии. Для решения данной проблемы часто используют сорбенты, которые устраняют последствия нефтезагрязнений.

Классификация сорбентов

1.По принципу действия:

а) Адсорбенты – реагируют и впитывают другие соединения с помощью своей поверхности.

б) Абсорбенты – всей своей массой

в) Иониты – ионообменные сорбенты, поглощающие из растворов ионы одного типа с выделением в раствор эквивалентного количества ионов другого типа.

2. По своей природе:

а) Неорганические

б) Органические (природные)

в) Органические минеральные

г) Синтетические

3. По форме:

а) Жидкие (вода, масла, ди- и триэтиленгликоль)

б) Твердые (активированный уголь, фуллерова земля и т.д)

4. По способности впитывать воду и масло:

а) Гидрофильные (силикагель)

б) Гидрофобные или олеофильные (торф)

5. По пористой структуре:

а) Непористые (песок, сера)

б) Крупнопористые (керамзин, перлит, кирпичная крошка)

в) Мезопорирстые (силикагель, диатомитовые глины)

г) Мелкопористые (активные угли из косточковых)

д) Гетеропористые (сорбенты из торфа, древесина)

е) С изотропной пористостью ( минеральные сорбенты, сорбенты из угля, графита)

ж) С анизотропной пористостью (сорбенты из волокнистых синтетических или природных материалов)

6. По плавучести:

а) Высокой плавучести (более 72 ч)

б) Ограниченной плавучести (3-72 ч)

в) Не плавучие (до 3 ч)

7. По специфическим свойствам:

а) Магнитные

б) Набухающие

в) Содержащие ПАВ – диспергаторы нефти

г) Содержащие реагенты- сгустители нефти

д) Содержащие бактериальные культуры для биоразложения углеводородов

е) Иные -переменной плотности, ионообменные

Определяющими параметрами при выборе сорбентов являются:

- плавучесть

- нефтепоглощение

- водопоглощение

- нефтеемкость

- степень гидрофобности

- возможность удаления нефти из сорбента

- возможность регенерации сорбента

- утилизируемость

Неорганические сорбенты

К сорбентам такого вида относятся: диатомитовые породы, различные виды глин, песок, пемза, туфы, цеолиты, перлит и т. п. Широко используется диатомиты и глина из-за низкой стоимости и возможности производить их в больших объёмах, а также песок, им засыпают небольшие участки разливов нефти и нефтепродуктов. Однако с экологической точки зрения качество неорганических сорбентов не самое лучшее, так как в силу своей низкой емкости (70-150% по нефти) не удерживают бензин, дизельное топливо, керосин. При ликвидации последствий разливов нефтепродуктов в водной среде вместе с нефтью тонут и неорганические сорбенты, тем самым не решая проблемы очистки воды от загрязнения. Разумным выходом из этой ситуации является утилизация этих сорбентов путем выжигания и промывки водой с ПАВ (поверхностно-активными веществами) или экстрагентами. 

Синтетические сорбенты

Это самый популярный вид сорбентов, благодаря низкой стоимости, так как производится из отходов промышленного производства. Отличается объемностью, легким весом, плавучестью после поглощения нефти, высокой скоростью сорбции. Такой сорбент может быть использован повторно после очистки. Они чаще всего используются в странах с высокоразвитой нефтехимической промышленностью. Изготавливают их из полипропиленовых волокон, из которых формируют нетканые полотна. Широко используют формованный полиэтилен с полимерными наполнителями, полиуретан в гранулированном или губчатом виде, а так же другие виды пластиков. Для очистки от нефтепродуктов широко применяются прессованные базальтовые или полипропиленовые волокна. Их показатели поглощения нефти: 6,1-7,2 г/г для базальтовых волокон; 3,8-4,5 г/г — для полипропиленовых. Использование углеткани для сорбции нефти удорожает фильтрующие элементы, но показывает высокий эффект очистки — 10,2-10,6 г/г. Для улучшения показателей сорбционного фильтра можно применять комбинированный сорбент в виде спеченной смеси угля или полиэтилена, или получить угольное волокно методом карбонизации вискозы. Полученные сорбенты имеют структуру в виде клубка нитей толщиной 6-10 мкм, характеризуются развитой активной поверхностью и большим числом пор. К положительным особенностям этих сорбентов относится их высокие сорбционные свойства, легкость сбора после использования, а так же возможность их повторного использования после механического отжима на отжимных устройствах. Главный недостаток синтетических сорбентов это утилизация отработанного материала. Так как они не подвергаются биологическому распаду, их нужно сжигать, что влечет значительные экологические проблемы.

Органические (природные) и органоминеральные сорбенты.

Для ликвидации нефтяных загрязнений они являются наиболее перспективным видом сорбентов. Наиболее частыми для применения являются модифицированный торф, макулатура, опилки, древесная щепа, шерсть, высушенные злаковые культуры. Такие сорбенты используют при толщине пленки более 0,1 мм. Все природные сорбенты обладают малой сорбирующей способностью не более 15 кг/кг, а также низкой скоростью адсорбции, что является главным их недостатком. Органические сорбенты обладают смачиваемостью, поэтому при использовании их на водной поверхности они не тонут первые 72 часа. Их наносят ручным способом или с помощью ранцевых распылителей. Достоинства: могут использоваться на любых твердых и водных поверхностях, являются биоразлагаемыми, могут использоваться в широком диапазоне температур. Эти сорбенты экологически безопасны и могут использоваться в природных средах.

Литература.

Роев Г.А., Юфин В.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов. - М.: Недра, 1987.

Аренс В.Ж., Саушин А.З., Гридин О.М., Гридин А.О. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнений. М., РАЕН, Интербук, 1999.

Гридин О.М. Нефтяные разливы и спасительные сорбенты. Ж. ”Нефть и бизнес”, 1996.

Боровская Л.В., Деркач Е.Ю. Использование адсорбционных методов очистки нефти от примесей различной природы, 2018

Боровская Л.В. Электронный УМКД «Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины для специальностей технологического направления»

Код для цитирования: Скопировать