Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Источником загрязнений как правило являются сточные воды предприятий нефтехимической, нефтяной и газовой промышленности, а также поверхностные стоки с прилегающих территорий [1]. Настоящим бедствием для многих регионов являются аварии на нефтедобывающих, нефтеперекачивающих и нефтеперерабатывающих предприятиях.
Анализ существующих способов очистки поверхностных вод показывает, что сорбция из воды примесей нефтяного происхождения является в настоящее время наиболее перспективным способом предотвращения распространения загрязнений и полной очистки воды [2].
В настоящее время для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды используют разнообразные сорбенты природного и синтетического происхождения: фильтроперлит; техническая вата; торф; поролоновая крошка [3]. Перечисленные сорбенты, кроме известных недостатков, имеют определенные трудности, связанные с их утилизацией. Это и обуславливает актуальность задачи разработки дешевых, легко утилизированных сорбентов с высокой поглотительной способностью.
Нами исследовались адсорбционные свойства волокнистых полипропиленовых сорбентов, получаемых из отходов термопластичных материалов [4] с целью сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.
Поглотительную емкость материалов определяли по отношению к сборной Западно-Сибирской нефти, индустриальному маслу И-20А и дизельному топливу З-02. Испытания проводили при 20 оС.
Проведенные исследования показали, что волокнистые сорбенты можно регенерировать в поле центробежных сил. При факторе разделения 100 ± 3 из объема волокнистых материалов удаляется до 90-96 % масс сорбированных нефтепродуктов. Данный метод позволяет проводить до 20 циклов «поглощение - регенерация» без существенного уменьшения поглотительной способности материала.
Результаты по поглотительной способности сорбентов, приведенные в таблице 1, показывают, что чем меньше средний диаметр волокна и как следствие выше удельная сорбционная поверхность, тем выше величина их поглощающей способности. Образцы волокнистых материалов, имеющие больший диаметр волокон характеризуются более пологой характеристикой снижения поглотительной способности с увеличением числа циклов «поглощения - регенерация». Данный факт, вероятно, связан с уплотнением тонких волокон при регенерации методом центрифугирования.
Таблица 1. Поглотительная емкость образцов волокнистых сорбентов
|
Диаметр волокна, мкм |
Сорбционная емкость по циклам «поглощение - регенерация», г/г сорбента |
|||||
|
|
1 |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
Нефть сборная Западно-Сибирская |
||||||
|
1-20 |
9,31 |
7,03 |
6,08 |
5,89 |
6,03 |
5,79 |
|
50-300 |
8,03 |
7,52 |
7,11 |
6,03 |
6,04 |
6,76 |
|
Индустриальное масло |
||||||
|
1-20 |
12,99 |
8,54 |
7,97 |
7,75 |
7,91 |
7,82 |
|
50-300 |
6,0 |
5,12 |
4,61 |
4,51 |
4,46 |
4,53 |
|
Дизельное топливо |
||||||
|
1-20 |
9,95 |
7,28 |
7,22 |
6,27 |
6,31 |
6,22 |
|
50-300 |
3,5 |
2,83 |
2,75 |
2,61 |
2,6 |
2,58 |
При очистке сточных вод с большим содержанием нефтепродуктов используют гравитационные и центробежные методы [5]. При этом удается удалить из воды частицы нефти с размером капель свыше 60 мкм и достичь остаточного содержания нефтепродуктов в воде 1000 мг/л. Для последующей очистки воды используют методы фильтрации в напорном и безнапорном варианте, которые обеспечивают остаточное содержание нефтепродуктов на уровне 7-20 мг/л.
Для определения полной динамической сорбционной емкости фильтровального волокна в условиях безнапорной фильтрации готовили эмульсию индустриального масла И-20А в воде. Диспергирование осуществляли с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-2Т. Концентрация масла в эмульсии составляла 150 мг/л. Затем образцы испытуемых волокнистых материалов помещались в фильтровальную колонку внутренним диаметром 10 мм, так, чтобы высота слоя волокна составляла 200±2 мм. Исходную эмульсию подавали сверху, и она самотеком проходила через слой уплотненного волокна. Очищенную воду собирали в сборник, и определяли остаточное содержание нефтепродуктов.
Проведенные исследования показали, что в условиях безнапорной фильтрации эмульсии достигнуто разделение эмульсии до содержания масла И-20А в воде на уровне 0,45-0,54 мг/л. По величине сорбционной емкости 0,22-0,34 г масла И-20А на грамм сорбента испытуемые волокнистые материалы превосходят широко применяемые материалы типа сульфоуголь, активированный уголь и могут быть использованы для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- ПротасовВ.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 670с.
- РоевГ.А., ЮфинВ.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов. - М.: Недра, 1987. - 224с.
- ЯковлевС.В., КарелинЯ.А., ЛасковЮ.М., ВороновЮ.В. Очистка производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1979. - 320с.
- Решение о выдаче патента РФ по заявке № 99113235/12 (013870) от 21.06.99. Установка для получения волокнистых материалов из утиля и отходов термопластов / БордуновВ.В., ДмитровВ.С., ГладышевГ.Н. и др.
- КарклинЯ.А., ПереволовВ.Г. Очистка сточных вод от нефтепродуктов. - М.: Стройиздат, 1961. - 130с.