RU2152250C1

RU2152250C1 - Sorbent

Info

Publication number: RU2152250C1
Application number: RU99120526/12A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Сафонов; В.М. Бембель; И.Н. Быков; В.В. Шепель; В.А. Колмаков
Original assignee: Быков Игорь Николаевич
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2000-07-10

Abstract

FIELD: compositions of solid sorbents. SUBSTANCE: invention relates to sorbents containing organic matters and can be used for treatment of water and soil surface, sewage and other substrates from oil, petroleum product and sewage. Sorbent has fibrous porous material as cellulose-containing matters and modified with polydiene compounds as 1,2-polydienes based on monomers with 4-5 carbon atoms in chain in syndiotactic form and having molecular mass 100 000-300 000 Da. Sorbent shows high sorption capacity, buoyancy and multiply regeneration. EFFECT: improved properties and quality of sorbent. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к составам и способам получения твердых сорбентов для очистки преимущественно поверхности воды и почвы от нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для очистки сточных вод и других продуктов. The invention relates to compositions and methods for producing solid sorbents for cleaning mainly the surface of water and soil from oil and oil products and can be used for the treatment of wastewater and other products.

Известен адсорбент для очистки водной поверхности от нефти на основе соломы, обработанной высокомолекулярными соединениями, например полиэтиленом, полипропиленом, полистиролом, поливинилхлоридом и т.д. Обработка производится либо погружением соломы в раствор полимера, либо распылением последнего над соломой. Адсорбент используется в виде тюфяков и позволяет удалять сгустки нефти с максимальными размерами до 6 см [1]. Known adsorbent for cleaning the water surface from oil based on straw treated with high molecular weight compounds, such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, etc. Processing is carried out either by immersing the straw in a polymer solution, or by spraying the straw over the straw. The adsorbent is used in the form of mattresses and allows you to remove clots of oil with a maximum size of up to 6 cm [1].

К недостаткам данного сорбента относятся технологические трудности с нанесением полимера на поверхность соломы (абсолютное большинство указанных полимеров нерастворимы в органических растворителях и имеют высокие температуры плавления), низкая сорбционная емкость, а также невозможность регенерации сорбента. The disadvantages of this sorbent include technological difficulties with applying a polymer to the surface of the straw (the vast majority of these polymers are insoluble in organic solvents and have high melting points), low sorption capacity, and the inability to regenerate the sorbent.

Известен волокнистый пористый материал для сбора технологических разливов сырой нефти или продуктов ее переработки, состоящий из хаотически расположенных волокон термопластичного полимера диаметром 5...20 мкм, плотностью 0,01...0,20 г/см³ и содержит в своей структуре до 60% капилляров, образованных волокнами, скрученными в жгуты и клубочки, за счет которых происходит дополнительное впитывание и удержание жидкостей [2].Known fibrous porous material for collecting technological spills of crude oil or products of its processing, consisting of randomly arranged fibers of a thermoplastic polymer with a diameter of 5 ... 20 microns, a density of 0.01 ... 0.20 g / cm ³ and contains in its structure up to 60% of capillaries formed by fibers twisted into bundles and glomeruli, due to which additional absorption and retention of liquids occurs [2].

К недостаткам известного материала относится повышенная стоимость технологии изготовления, сложность обеспечения однородного расположения капилляров в объеме материала и, как следствие, недостаточная сорбционная способность. The disadvantages of the known material include the increased cost of manufacturing technology, the difficulty of ensuring a uniform arrangement of capillaries in the volume of the material and, as a consequence, insufficient sorption ability.

Известен сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов из твердых, жидких и газообразных сред, выполненный в виде полимерного нетканого полотна из гидрофобных и/или гидрофобизированных волокон, скрепленных между собой и имеющих объемную плотность 0,01...0,06 г/см³, а весовое соотношение содержания полимерной пленки к волокну составляет 1:(3...15)%, причем места соединения волокон между собой покрыты гидрофобизирующей полимерной пленкой, скрепляющей эти волокна и выполненной из синтетического латекса. При использовании сорбирующего материала в положительном диапазоне температур он содержит гидрофобные полиолефиновые волокна в количестве 10...100% от общей массы волокон, а гидрофобизированные полимерные волокна 90...0% от общей массы волокон. При использовании в отрицательном диапазоне температур он содержит гидрофобные полиолефиновые волокна в количестве 10...30% от общей массы волокон, а гидрофобизированные полимерные волокна 90...70% от общей массы волокон. В одном из вариантов, полимерное полотно имеет гофрированную структуру с толщиной, в зависимости от высоты гофр, 0,3...5,0 см. Возможно наличие упрочняющей сетки по меньшей мере с одной стороны полотна [3].Known sorbent material for collecting oil and oil products from solid, liquid and gaseous media, made in the form of a polymer non-woven fabric of hydrophobic and / or hydrophobic fibers bonded together and having a bulk density of 0.01 ... 0.06 g / cm ³ and the weight ratio of the content of the polymer film to the fiber is 1: (3 ... 15)%, and the junction of the fibers with each other is covered with a hydrophobic polymer film that fastens these fibers and is made of synthetic latex. When using sorbent material in a positive temperature range, it contains hydrophobic polyolefin fibers in an amount of 10 ... 100% of the total fiber mass, and hydrophobized polymer fibers 90 ... 0% of the total fiber mass. When used in the negative temperature range, it contains hydrophobic polyolefin fibers in an amount of 10 ... 30% of the total fiber mass, and hydrophobized polymer fibers 90 ... 70% of the total fiber mass. In one embodiment, the polymer web has a corrugated structure with a thickness, depending on the height of the corrugations, 0.3 ... 5.0 cm. A reinforcing mesh may exist on at least one side of the web [3].

Материал требует значительного времени на пропитку, не обладает достаточной плавучестью и емкостью, сложен в изготовлении. The material requires significant time for impregnation, does not have sufficient buoyancy and capacity, and is difficult to manufacture.

Известен сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов, а также очистки воды от нефти и нефтепродуктов, содержащий волокнистый целлюлозный материал в виде технической ваты или отходов текстильного производства и полимер в виде окисленного атактического полипропилена при их содержании соответственного (мас.%) - 93...97 и 3...7 [4]. Known sorbent for the collection of oil and oil products, as well as water purification from oil and oil products, containing fibrous cellulosic material in the form of technical cotton wool or textile waste and a polymer in the form of oxidized atactic polypropylene with their respective content (wt.%) - 93 ... 97 and 3 ... 7 [4].

Известен сорбент для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, состоящий из 90. ..98 мас.% волокнистого целлюлозного материала в виде ватина, технической ваты, отходов текстильных производств и 2...10 мас.% блоксополимера с бутадиеном при соединении стирола от 10 до 50 мас.% [5]. Known sorbent for collecting oil and oil products from the water surface, consisting of 90. ..98 wt.% Fibrous cellulosic material in the form of batting, technical wool, textile waste and 2 ... 10 wt.% Block copolymer with butadiene when connecting styrene from 10 to 50 wt.% [5].

К недостаткам известных сорбентов относится необходимость существенных затрат времени на сорбцию разлитых и собираемых жидкостей, повышенный расход модифицирующих материалов, а также усложненная технология модифицирования. The disadvantages of the known sorbents include the need for significant time spent on the sorption of spilled and collected liquids, the increased consumption of modifying materials, as well as the complicated technology of modification.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и решаемым задачам по совокупности существенных признаков является сорбент нефтепродуктов, содержащий волокнистый носитель - 93,0...99,5 мас.%, активное органическое вещество в виде смеси фракций алкилкарбоновых веществ - 0,4...0,5 мас.% и гидрофобный компонент, в частности полибутадиен - 0,1...2,0 мас.% [6]. The closest to the proposed technical solution and the problems to be solved by the set of essential features is a sorbent of petroleum products containing a fibrous carrier - 93.0 ... 99.5 wt.%, Active organic substance in the form of a mixture of fractions of alkylcarboxylic substances - 0.4 ... 0.5 wt.% And a hydrophobic component, in particular polybutadiene - 0.1 ... 2.0 wt.% [6].

Этот сорбент имеет недостаточную сорбционную емкость и содержит дорогостоящие и дефицитные компоненты - алкилкарбоновые кислоты. Целью предлагаемого изобретения является получение сорбента повышенной сорбционной емкости, простого в изготовлении, без использования дорогостоящих и дефицитных материалов. This sorbent has insufficient sorption capacity and contains expensive and deficient components - alkylcarboxylic acids. The aim of the invention is to obtain a sorbent of increased sorption capacity, easy to manufacture, without the use of expensive and scarce materials.

Указанная цель достигается модификацией поверхности природных целлюлозных волокнистых материалов, включая поверхности пор, капилляров и других плоскостей, соединениями типа полидиенов, но, в отличие от известного, в качестве полидиенов берут 1,2 - полидиены на основе мономеров с числом углеводородных атомов в цепи 4 - 5 в синдиотактической форме и имеющих молекулярную массу 100000. .. 300000 а.е.м., причем последние берут в количестве 0,5...1,0 мас.%
Предлагаемый материал отличается особым характером взаимодействия адсорбента с адсорбатом, в частности за счет образования мостиковых связей между молекулами целлюлозы и полидиенов. Обеспечивается высокая устойчивость к вымыванию нефтепродуктами и высокая гидрофобность сорбента, а кластерное взаимодействие на контактной поверхности модификатор-целлюлоза позволяет получить высокую сорбционную емкость и возможность многократного регенерирования материала - допускает более 10-ти циклов регенерации; материал обладает повышенной плавучестью.This goal is achieved by modifying the surface of natural cellulosic fibrous materials, including the surfaces of pores, capillaries and other planes, by compounds such as polydienes, but, unlike the known one, they take 1,2 - polydienes based on monomers with the number of hydrocarbon atoms in the 4 - chain 5 in syndiotactic form and having a molecular weight of 100,000 ... 300,000 amu, the latter being taken in an amount of 0.5 ... 1.0 wt.%
The proposed material is characterized by the special nature of the interaction of the adsorbent with the adsorbate, in particular due to the formation of bridge bonds between the molecules of cellulose and polydienes. It provides high resistance to leaching with oil and high hydrophobicity of the sorbent, and cluster interaction on the contact surface of the cellulose-modifier allows to obtain high sorption capacity and the possibility of multiple regeneration of the material - allows more than 10 regeneration cycles; the material has increased buoyancy.

Модификация целлюлозы осуществлялась путем обработки водным раствором полидиенов при комнатной температуре с последующей сушкой до постоянного веса. Экспериментально установлено, что при использовании менее 0,5% полидиенов для модификации, сорбент получает отрицательную плавучесть, а при использовании более 1,0% - ухудшается поглощение нефти и увеличивается рост затрат на производство сорбента. Cellulose was modified by treating it with an aqueous solution of polydienes at room temperature, followed by drying to a constant weight. It was experimentally established that when using less than 0.5% polydienes for modification, the sorbent receives negative buoyancy, and when using more than 1.0%, oil absorption worsens and the cost of sorbent production increases.

Пример. 9,25 г технической ваты небеленой обрабатывают 33%-ной водной эмульсией полидиенов, после чего высушивают до постоянного веса; масса сорбента составила 10 г. В кристаллизатор с водой заливают товарную смесь Западно-Сибирских нефтей в количестве 200 г и опускают сорбент на загрязненную нефтью поверхность. Через 5 мин сорбент извлекают, помещают в предварительно взвешенный бокс и взвешивают. По разнице между массами бокса с сорбентом, пустого бокса и сорбента определяют количество сорбента нефти, которое составило 200 г. Таким образом, сорбционная емкость предлагаемого сорбента составила 20,0 г нефти на 1 г сорбента. Example. 9.25 g of unbleached technical wool is treated with a 33% aqueous polydienes emulsion, and then dried to a constant weight; the mass of the sorbent was 10 g. A commercial mixture of West Siberian oils in an amount of 200 g was poured into a crystallizer with water and the sorbent was lowered onto a surface contaminated with oil. After 5 minutes, the sorbent is removed, placed in a pre-weighed box and weighed. The difference between the masses of the box with the sorbent, the empty box and the sorbent determine the amount of oil sorbent, which amounted to 200 g. Thus, the sorption capacity of the proposed sorbent was 20.0 g of oil per 1 g of sorbent.

По аналогичной методике определяют скорость поглощения принятой навески нефти; для условий приведенного примера, время полного поглощения 200 г нефти составило 2 мин 30 сек. Using a similar methodology, the absorption rate of the adopted oil sample is determined; for the conditions of the above example, the time of complete absorption of 200 g of oil was 2 min 30 sec.

Результаты испытаний предлагаемого сорбента при различных концентрациях модификатора представлены в таблице. The test results of the proposed sorbent at various concentrations of the modifier are presented in the table.

Сорбенты модифицированные оптимальным количеством полидиенов - 0,5...1,0 мас. % сохраняют сорбционную емкость в течение 10...15 циклов сорбции-регенерации. Sorbents modified with the optimal amount of polydiene - 0.5 ... 1.0 wt. % retain the sorption capacity for 10 ... 15 cycles of sorption-regeneration.

Источники информации
1. Заявка Японии N 5433887, B 01 D 15/00, опубл. 1979 г.Sources of information
1. Japanese application N 5433887, B 01 D 15/00, publ. 1979

2. Патент РФ N 2126715, B 01 J 20/22; C 02 F 1/28; В 23 В 3/10, 1995 г. 2. RF patent N 2126715, B 01 J 20/22; C 02 F 1/28; B 23 B 3/10, 1995

3. Заявка РФ N 97101310/25, C 02 F 1/28; B 01 J 20/26, 1997 г. 3. RF application N 97101310/25, C 02 F 1/28; B 01 J 20/26, 1997

4. Бембель В. М. , Госсен Л. П. и др. "Модификация целлюлозы в целях использования ее в качестве средства очистки воды от нефти и неф тепродуктов" - Сб. "Теоретические и практические основы физико-химического регулирования свойств нефтяных дисперсных систем", ИХН СО РАН. г. Томска, 1997 г., стр. 117...124. 4. Bembel V. M., Gossen L. P. et al. "Modification of cellulose in order to use it as a means of purifying water from oil and oil products" - Sat. "Theoretical and practical foundations of physico-chemical regulation of the properties of oil disperse systems", Institute of Chemical Science SB RAS. Tomsk, 1997, pp. 117 ... 124.

5. Патент РФ N 2097125, B 01 J 20/22, 1995 г. 5. RF patent N 2097125, B 01 J 20/22, 1995.

6. Патент РФ N 2071829, B 01 J 20/22, 1993 г. 6. RF patent N 2071829, B 01 J 20/22, 1993

Claims

1. Sorbent, mainly for collecting oil and oil products from the water surface, containing a carrier and a modifying substance in the form of polydienes compounds in an amount of 0.5 - 1.0 wt.% Of the total mass of the sorbent, characterized in that it contains polydienes as compounds 1,2-polydienes based on monomers with the number of carbon atoms in the chain 4 - 5 in syndiotactic form and having a mol.m. 100000 - 300000 amu

2. The sorbent according to claim 1, characterized in that any fibrous non-woven materials of organic and / or inorganic nature, for example, textile waste, cotton cellulose, technical wool, peat, polyethylene and / or polypropylene fibers, basalt, are used as the fibrous porous material. fiber.