RU2528863C1 - Biodegradable composite sorbent of oil and oil products - Google Patents
Biodegradable composite sorbent of oil and oil products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528863C1 RU2528863C1 RU2013125542/10A RU2013125542A RU2528863C1 RU 2528863 C1 RU2528863 C1 RU 2528863C1 RU 2013125542/10 A RU2013125542/10 A RU 2013125542/10A RU 2013125542 A RU2013125542 A RU 2013125542A RU 2528863 C1 RU2528863 C1 RU 2528863C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- sorbent
- sphagnum
- thermoplastic polymer
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 11
- 241000736285 Sphagnum Species 0.000 claims abstract description 32
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 10
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 8
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 5
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 18
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-M (E,E)-sorbate Chemical compound C\C=C\C=C\C([O-])=O WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-M 0.000 description 5
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 5
- 229940075554 sorbate Drugs 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000613101 Sphagnum compactum Species 0.000 description 2
- 241000602018 Sphagnum nemoreum Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 2
- SATHPVQTSSUFFW-UHFFFAOYSA-N 4-[6-[(3,5-dihydroxy-4-methoxyoxan-2-yl)oxymethyl]-3,5-dihydroxy-4-methoxyoxan-2-yl]oxy-2-(hydroxymethyl)-6-methyloxane-3,5-diol Chemical compound OC1C(OC)C(O)COC1OCC1C(O)C(OC)C(O)C(OC2C(C(CO)OC(C)C2O)O)O1 SATHPVQTSSUFFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000189 Arabinogalactan Polymers 0.000 description 1
- 239000001904 Arabinogalactan Substances 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 206010028400 Mutagenic effect Diseases 0.000 description 1
- 241000612765 Sphagnum squarrosum Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 235000019312 arabinogalactan Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000243 mutagenic effect Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100001234 toxic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к новому композиционному сорбенту нефти и нефтепродуктов на основе растительного сырья - растений рода Сфагнум (Shpagnum) и может быть использовано при безотходной очистке от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов природных и искусственных водоемов, сточных вод, жидких отходов производств, твердых поверхностей, а также в качестве превентивной меры. Указанный материал возможно использовать на всех объектах, связанных с добычей и транспортировкой (в том числе, на подводных трубопроводах) нефти.The invention relates to a new composite sorbent of oil and oil products based on plant materials - plants of the genus Sphagnum (Shpagnum) and can be used in waste-free cleaning from accidental spills of oil and oil products from natural and artificial reservoirs, waste water, liquid industrial wastes, solid surfaces, and as a preventative measure. The specified material can be used at all facilities associated with the production and transportation (including underwater pipelines) of oil.
Нефть и нефтепродукты относятся к высокотоксичным загрязняющим веществам, воздействие которых может нарушать равновесие экосистем, особенно при локализации в донных отложениях. Учитывая возрастающие объемы добычи нефти, в том числе, при освоении шельфов, указанная проблема является особенно острой, а совершенствование сорбционных методов очистки, как наиболее эффективных в ряду физико-химических способов, является актуальной задачей.Oil and oil products are highly toxic pollutants, the impact of which can upset the balance of ecosystems, especially when localized in bottom sediments. Given the increasing volumes of oil production, including during shelf development, this problem is especially acute, and the improvement of sorption purification methods, as the most effective in a series of physicochemical methods, is an urgent task.
Известен сорбционный препарат (RU №2307707, 2007) содержащий торфяной наполнитель и органический активатор. В качестве торфяного наполнителя используют нестерильный верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф, а в качестве органического активатора - природный полимер арабиногалактан.Known sorption preparation (RU No. 2307707, 2007) containing peat filler and organic activator. As a peat filler, non-sterile horse-drawn sphagnum moss or horse poorly decomposed sphagnum peat is used, and the natural polymer arabinogalactan is used as an organic activator.
При этом полученный адсорбент недостаточно эффективен вследствие сыпучей структуры, приводящей к сложностям нанесения его на поверхность акватории, невозможности использования на дне акватории. Кроме того, сбор и утилизация использованного сорбента проблематичны.Moreover, the resulting adsorbent is not effective enough due to the loose structure, which leads to difficulties in applying it to the surface of the water area, the inability to use it at the bottom of the water area. In addition, the collection and disposal of the used sorbent is problematic.
Более близким к изобретению является волокнисто-пористый сорбент, получаемый автогидролизом целлюлозосодержащего сырья при высокой температуре и давлении с последующей декомпрессией. При этом в качестве целлюлозосодержащего сырья используют отходы деревообработки, смешанные со вспененным полистиролом при определенном соотношении компонентов (RU №2435641, 2010). Полученный сорбент содержит от 10 до 60% масс. древесных отходов.Closer to the invention is a fibrous-porous sorbent obtained by autohydrolysis of cellulose-containing raw materials at high temperature and pressure, followed by decompression. At the same time, woodworking waste mixed with foamed polystyrene at a certain ratio of components is used as cellulose-containing raw materials (RU No. 2435641, 2010). The resulting sorbent contains from 10 to 60% of the mass. wood waste.
Известный сорбент обладает низкими показателями нефтеемкости и маслоемкости. При содержании древесных отходов 20% максимальный показатель нефтеемкости равен 8,84 г/г и максимальный показатель маслоемкости равен 9,48 г/г.Known sorbent has low rates of oil absorption and oil absorption. With a wood waste content of 20%, the maximum oil absorption rate is 8.84 g / g and the maximum oil absorption rate is 9.48 g / g.
Кроме того, указанному сорбенту свойственна низкая степень утилизации значительной части тяжелых фракций нефти и нефтепродуктов, осевших на дно после аварийного разлива.In addition, the indicated sorbent is characterized by a low degree of utilization of a significant part of the heavy fractions of oil and oil products that have settled to the bottom after an emergency spill.
Недостатком данного сорбента является также использование отходов деревообработки - древесных опилок хвойных пород деревьев, в которых содержится не природный протолигнин, а измененные лигниносодержащие вещества или смеси веществ, оказывающие токсическое и мутагенное действие, что снижает степень его экологичности. При этом, при хранении отходов деревообработки, содержащиеся вещества имеют свойство самовозгораться с выделением сернистых, азотистых и других вредных соединений, что требует соблюдения определенных условий хранения лигносодержащих сорбентов.The disadvantage of this sorbent is also the use of woodworking waste - sawdust of coniferous trees, which do not contain natural proto-lignin, but modified lignin-containing substances or mixtures of substances that have toxic and mutagenic effects, which reduces its environmental friendliness. At the same time, when storing woodworking wastes, the contained substances tend to spontaneously ignite with the release of sulfur, nitrogen and other harmful compounds, which requires compliance with certain storage conditions of lignosorbent sorbents.
Таким образом, данный сорбент не является достаточно эффективным.Thus, this sorbent is not sufficiently effective.
Задача изобретения состоит в получении эффективного универсального композиционного материала, соответствующего всем требованиям, предъявляемым к нефтяным сорбентам: высокая сорбционная емкость по нефти и нефтепродуктам, плавучесть, хорошая удерживающая способность и биоразлагаемость.The objective of the invention is to obtain an effective universal composite material that meets all the requirements for oil sorbents: high sorption capacity for oil and oil products, buoyancy, good retention capacity and biodegradability.
Поставленная задача достигается созданием биоразлагаемого композиционного сорбента, содержащего термопластичный полимер с волокнообразующими свойствами, полученный методом аэродинамического формования, и наполнитель, представляющий собой нестерильные растения рода Сфагнум (Sphagnum), инкорпорированный в термопластичный полимер в процессе его формования в количестве 10-50% от массы термопластичного полимера.The task is achieved by creating a biodegradable composite sorbent containing a thermoplastic polymer with fiber-forming properties, obtained by aerodynamic molding, and a filler, which is a non-sterile plant of the Sphagnum genus, incorporated into the thermoplastic polymer during its molding in the amount of 10-50% by weight of the thermoplastic polymer.
Предпочтительно термопластичный полимер имеет объемную плотность 50-220 кг/м3, диаметр волокон 4-41 мкм и выбран из группы полипропилен или его сополимер, сополимер акрилонитрила с метилакрилатом.Preferably, the thermoplastic polymer has a bulk density of 50-220 kg / m 3 , a fiber diameter of 4-41 μm and is selected from the group polypropylene or its copolymer, a copolymer of acrylonitrile with methyl acrylate.
Технический результат заключается в повышении эффективности сорбента, в частности, в повышении его емкостных характеристик по нефти и нефтепродуктам (сорбционная емкость составляет не менее 40-70 г/г сорбента в зависимости от плотности нефти и нефтепродуктов), плавучести (не менее 3 суток), удерживающих способностей (не менее 5 минут).The technical result consists in increasing the efficiency of the sorbent, in particular, in increasing its capacitive characteristics for oil and oil products (sorption capacity is at least 40-70 g / g sorbent depending on the density of oil and oil products), buoyancy (at least 3 days), holding abilities (at least 5 minutes).
Получение нетканых полимерных волокон, содержащих в качестве наполнителя нестерильные растения рода Сфагнум (Sphagnum), осуществляют методом аэродинамического формования. Метод аэродинамического формования описан, например, в Роговин З.А. Основы химии и технологии производства химических волокон т.II, М., Химия, 1965. С.186-195. При этом исходное полимерное сырье в виде гранул расплавляют в плавильном устройстве - экструдере, либо растворяют в растворителе, например, диметилформамиде и фильтруют для удаления примесей. К расплаву или раствору полимера добавляют предварительно подготовленные нестерильные растения рода Сфагнум (Sphagnum) и продавливают через фильерный блок. Выходящие из фильеры струи с помощью соплового устройства вытягивают и направляют на поверхность приемного устройства. Одновременно на поверхность приемного устройства из форсунок подают осадительную ванну. В результате чего происходит отверждение волокон и формируется структура волокнистого полимерного холста, в который инкорпорированы нестерильные растения рода Сфагнум (Sphagnum). Сформованный холст полимерного нетканого материала снимают с приемной поверхности, отмывают от растворителя в промывном устройстве и высушивают в сушилке при температуре 70÷100°С.Non-woven polymer fibers containing non-sterile plants of the Sphagnum genus (Sphagnum) are produced by aerodynamic molding. The aerodynamic molding method is described, for example, in Rogovin Z.A. Fundamentals of chemistry and technology for the production of chemical fibers vol. II, M., Chemistry, 1965. S.186-195. In this case, the initial polymer raw materials in the form of granules are melted in a melting device - an extruder, or dissolved in a solvent, for example, dimethylformamide and filtered to remove impurities. Pre-prepared non-sterile plants of the Sphagnum genus are added to the melt or polymer solution and pressed through a spinneret block. The jets leaving the die by means of a nozzle device are pulled and directed to the surface of the receiving device. At the same time, a precipitation bath is supplied from the nozzles to the surface of the receiving device. As a result, the curing of the fibers takes place and the structure of the fibrous polymer canvas forms, into which non-sterile plants of the genus Sphagnum are incorporated. The formed canvas of the polymer non-woven material is removed from the receiving surface, washed from the solvent in a washing device and dried in a dryer at a temperature of 70 ÷ 100 ° C.
Полипропиленовые волокна формуют из расплавов полимеров пропилена или его сополимеров. Сополимер акрилонитрила с метилакрилатом формуют из его раствора в диметилформамиде. Возможно использование также других видов термопластичного полимера, в частности, полиэфирных полимеров. В данном случае волокна формуют из расплавов различных полимеров, в частности из расплава полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, поликарбоната, полиакрилата и других.Polypropylene fibers are formed from molten polymers of propylene or its copolymers. A copolymer of acrylonitrile with methyl acrylate is formed from its solution in dimethylformamide. It is also possible to use other types of thermoplastic polymer, in particular polyester polymers. In this case, the fibers are formed from melts of various polymers, in particular from a melt of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyacrylate and others.
Процедура предварительной подготовки нестерильного растения рода Сфагнум (Sphagnum) заключается в следующем. Сначала исходное растительное сырье, например, нестерильный сфагновой мох (Sphagnum) различных видов сушат либо в естественных условиях при комнатной температуре, либо в сушильном шкафу, при температуре 50-70°С, до постоянного веса, контролируемого с помощью электронных весов. Время сушки зависит от содержания влаги в исходном материале и может варьироваться от нескольких дней до нескольких часов. Далее высушенный сфагновый мох измельчают в виброшаровой мельнице с электроприводом. Помол осуществляют в стальном стакане с крышкой, частично заполненном шариками диаметром около 5-6 мм из того же материала, что и стакан. Количество шариков - 2 или 3 штуки. Дисперсность материала после измельчения составляет 50-60 мкм. Инкорпорирование измельченных нестерильных растений рода Сфагнум (Sphagnum) проводят в процессе получения полимерных волокон из расплавов или растворов методом аэродинамического формования. Количество вводимого наполнителя может составлять от 10 до 50% от массы термопластичного полимера, предпочтительно, 30% масс.The procedure for preliminary preparation of non-sterile plants of the genus Sphagnum (Sphagnum) is as follows. Initially, the raw plant materials, for example, non-sterile sphagnum moss (Sphagnum) of various kinds, are dried either in natural conditions at room temperature or in an oven at a temperature of 50-70 ° C to a constant weight, controlled by electronic scales. Drying time depends on the moisture content in the starting material and can vary from several days to several hours. Next, the dried sphagnum moss is crushed in a vibratory ball mill with an electric drive. The grinding is carried out in a steel glass with a lid partially filled with balls with a diameter of about 5-6 mm from the same material as the glass. The number of balls is 2 or 3 pieces. The dispersion of the material after grinding is 50-60 microns. The incorporation of crushed non-sterile plants of the Sphagnum genus is carried out in the process of producing polymer fibers from melts or solutions by aerodynamic molding. The amount of introduced filler may be from 10 to 50% by weight of the thermoplastic polymer, preferably 30% of the mass.
Используемые в качестве наполнителя растения рода Сфагнум (Sphagnum), в частности, сфагнум дубравный (Sphagnum nemoreum), сфагнум компактный (Sphagnum compactum), сфагнум оттопыренный (Sphagnum squarrosum), благодаря волокнисто-пористой структуре и высоким адсорбционным свойствам, играют роль как структур дополнительной аккумуляции нефти и нефтепродуктов, так и источника биогенных элементов для заселения данных материалов аборигенными бактериями-нефтедеструкторами окружающей среды. Кроме этого, пористая структура используемого наполнителя способствует накоплению в своих порах кислорода, тем самым повышая скорость окисления нефти и нефтепродуктов аборигенными бактериями-нефтедеструкторами.Plants of the genus Sphagnum used as filler, in particular, oak sphagnum (Sphagnum nemoreum), compact sphagnum (Sphagnum compactum), protruded sphagnum (Sphagnum squarrosum), due to the fibrous-porous structure and high adsorption properties, play a role as accumulation of oil and oil products, as well as a source of nutrients for the population of these materials with native bacteria-oil destructors of the environment. In addition, the porous structure of the filler used contributes to the accumulation of oxygen in its pores, thereby increasing the rate of oxidation of oil and oil products by indigenous petrochemical bacteria.
При этом введение достаточного количества нестерильного растения рода Сфагнум (Sphagnum) на стадии формования термопластичного полимера (нетканого полимерного материала) аэродинамическим методом позволяет получить неожиданный дополнительный эффект, а именно, повышение пористости целевого сорбента и, как следствие, увеличение адсорбционных показателей, а также более высокой степени заселения данного материала бактериями - нефтедеструкторами и аборигенными микроорганизмами за счет повышения сродства синтетического нетканого полимерного материала к биологическим объектам. Измельченные растения рода Сфагнум (Sphasnum) служат основой для прикрепления и иммобилизации клеток аборигенных бактерий-нефтедеструкторов, а также обеспечивают данные бактерии-нефтедеструкторы необходимыми биогенными питательными элементами для поддержания физиолого-биохимического потенциала бактериальной клетки.Moreover, the introduction of a sufficient amount of a non-sterile plant of the genus Sphagnum at the stage of forming a thermoplastic polymer (non-woven polymer material) by the aerodynamic method allows to obtain an unexpected additional effect, namely, an increase in the porosity of the target sorbent and, as a result, an increase in adsorption parameters, as well as a higher the degree of population of this material with bacteria - oil destructors and indigenous microorganisms by increasing the affinity of the synthetic non-woven polymer of the material to biological objects. Shredded plants of the Sphagnum genus (Sphasnum) serve as the basis for attachment and immobilization of cells of indigenous oil-degrading bacteria, and also provide these oil-degrading bacteria with necessary biogenic nutrients to maintain the physiological and biochemical potential of the bacterial cell.
Кроме того, данные измельченные нестерильные растения рода Сфагнум (Sphagnum) (клеточные структуры) способствуют разложению полимерного нетканого волокна микроорганизмами на короткие фрагменты, тем самым делая данный материал биоразлагаемым. В результате исключается необходимость утилизации отработанных материалов.In addition, these crushed non-sterile plants of the Sphagnum genus (cell structures) contribute to the decomposition of the polymer non-woven fiber by microorganisms into short fragments, thereby making this material biodegradable. As a result, the need for disposal of waste materials is eliminated.
Возможно использовать термопластичный полимер с объемной плотностью 50-220 кг/м3 и диаметром волокон 4-41 мкм, содержащий в своей структуре поры (межволоконное пространство) оптимального размера, позволяющие сорбенту не только насыщаться за минимально короткий срок, но и удерживать сорбируемый продукт. В результате сорбционная емкость матрицы составляет от 40 до 70 г/г (в зависимости от плотности нефти и нефтепродуктов).It is possible to use a thermoplastic polymer with a bulk density of 50-220 kg / m 3 and a fiber diameter of 4-41 μm, containing in its structure pores (interfiber space) of optimal size, allowing the sorbent not only to saturate in a minimum short time, but also to retain the sorbed product. As a result, the sorption capacity of the matrix is from 40 to 70 g / g (depending on the density of oil and oil products).
Под термином «нефть и нефтепродукты» в рамках данной заявки понимают такие, в частности, продукты, как нефти различного происхождения, продукты ее первичной и вторичной переработки, как, например, топлива, горюче-смазочные материалы, остаточные нефтепродукты, отходы нефтепереработки, углеводородное сырье.The term "oil and oil products" in the framework of this application is understood to mean, in particular, products such as oils of various origins, products of its primary and secondary processing, such as fuels, fuels and lubricants, residual oil products, oil refinery waste, hydrocarbon raw materials .
Схема применения описываемого материала заключается в следующем: для извлечения нефтяных углеводородов из водных сред сорбирующее полотно укладывают на поверхность нефтяной пленки, пленки нефтепродуктов или водно-органической эмульсии. В результате волнения водной среды сорбент погружается в толщу эмульсии, где происходит избирательная адсорбция нефти из смешанной среды на полимерных волокнах. При ликвидации нефтяных пленок с поверхности воды в стоячих водоемах сорбирующее полотно расстилается на поверхность нефтяного пятна. Материал является универсальным сорбентом, позволяющим собирать углеводороды легких, средних и тяжелых фракций нефти, а также нефтепродукты. При этом, инкорпорированные и равномерно распределенные растения рода Сфагнум (Sphagnum) в структуре нетканого полимерного волокна - термопластичного полимера, способствуют его разложению микроорганизмами на короткие фрагменты, тем самым делая данный материал биоразлагаемым. В результате исключается необходимость утилизации отработанных материалов.The application scheme of the described material is as follows: to extract petroleum hydrocarbons from aqueous media, the sorbent web is placed on the surface of an oil film, a film of oil products, or an aqueous-organic emulsion. As a result of the excitement of the aqueous medium, the sorbent is immersed in the thickness of the emulsion, where selective adsorption of oil from the mixed medium on polymer fibers takes place. During the elimination of oil films from the surface of water in stagnant ponds, the sorbent bed is spread on the surface of the oil slick. The material is a universal sorbent that allows you to collect hydrocarbons of light, medium and heavy fractions of oil, as well as oil products. At the same time, incorporated and evenly distributed plants of the Sphagnum genus in the structure of a non-woven polymer fiber - a thermoplastic polymer, contribute to its decomposition by microorganisms into short fragments, thereby making this material biodegradable. As a result, the need for disposal of waste materials is eliminated.
Приведенные примеры иллюстрируют, но не ограничивают данное изобретение.The examples given illustrate but do not limit the invention.
Пример 1Example 1
Для сбора тонких пленок нефти и нефтепродуктов с водной поверхности используют биоразлагаемый композиционный сорбент на основе полипропилена или его сополимера с этиленом (термопластичный полимер), имеющего объемную плотность 133 кг/м3 и диаметр волокон 5-10 мкм. Данный композиционный сорбент содержит 30% от массы термопластичного полимера высушенного и измельченного растения рода Сфагнум (Sphagnum) - Сфагнума дубравного (Sphagnum nemoreum) от массы термопластичного полимера. Указанный сорбент помещают на участок загрязненной акватории. Сорбент, имеющий указанные характеристики, обладает сорбционной емкостью 40 г нефти (плотность 889 кг/м3) на г сорбента, плавучестью не менее суток, временем удержания сорбата не менее 10 минут при удалении сорбента с сорбатом с поверхности акватории.To collect thin films of oil and oil products from the water surface, a biodegradable composite sorbent based on polypropylene or its copolymer with ethylene (thermoplastic polymer) having a bulk density of 133 kg / m 3 and fiber diameter of 5-10 μm is used. This composite sorbent contains 30% by weight of the thermoplastic polymer of the dried and ground plants of the genus Sphagnum (Sphagnum) - Sphagnum oak (Sphagnum nemoreum) by weight of the thermoplastic polymer. The specified sorbent is placed on a site of contaminated water. The sorbent having these characteristics has a sorption capacity of 40 g of oil (density 889 kg / m 3 ) per g of sorbent, buoyancy of at least 24 hours, retention time of the sorbate of at least 10 minutes when removing the sorbent with the sorbate from the surface of the water area.
Пример 2Example 2
Для сбора нефти и нефтепродуктов на дне акваторий используют композиционный сорбент на основе сополимера акрилонитрила с метилакрилатом (термопластичный полимер), имеющего объемную плотность 80 кг/м3 и диаметр волокон 25-28 мкм. Данный композиционный сорбент содержит 10% от массы термопластичного полимера высушенного и измельченного растения рода Сфагнум (Sphagnum) - Сфагнума компактного (Sphagnum compactum) от массы термопластичного полимера. Указанный материал, благодаря низкой плавучести, погружается на донный участок загрязненной акватории, адсорбируя при этом нефть и нефтепродукты с водной поверхности. Сорбент, имеющий указанные характеристики, обладает сорбционной емкостью 35 г нефти (плотность 889 кг/м3) на г сорбента, временем удержания сорбата не менее 10 минут при удалении сорбента с сорбатом с поверхности акватории.To collect oil and oil products at the bottom of the water area, a composite sorbent based on a copolymer of acrylonitrile with methyl acrylate (thermoplastic polymer) having a bulk density of 80 kg / m 3 and a fiber diameter of 25-28 microns is used. This composite sorbent contains 10% by weight of the thermoplastic polymer of the dried and ground plants of the genus Sphagnum (Sphagnum) - Sphagnum compact (Sphagnum compactum) by weight of the thermoplastic polymer. The indicated material, due to its low buoyancy, is immersed in the bottom of the contaminated water area, adsorbing oil and oil products from the water surface. The sorbent having these characteristics has a sorption capacity of 35 g of oil (density 889 kg / m 3 ) per g of sorbent, the retention time of the sorbate for at least 10 minutes when removing the sorbent with the sorbate from the surface of the water area.
Использование в сорбенте других видов термопластичных полимеров и других оговоренных выше концентраций наполнителя приводит к аналогичным результатам.The use of other types of thermoplastic polymers in the sorbent and other concentrations of the filler specified above leads to similar results.
Таким образом, описываемый биоразлагаемый композиционный сорбент обладает высокими емкостными характеристиками. Так, коэффициент нефтеемкости данного сорбента выше в 4-5 раз аналогичного коэффициента известного сорбента, коэффициент нефтеемкости по мазуту составляет 70 г/г. Описываемый сорбент позволяет собирать нефть и нефтепродукты с твердых поверхностей или с поверхности акваторий в количестве, превышающем не менее чем в 40-70 раз собственный вес, удерживать длительное время сорбат при удалении его с места разлива. Включение измельченных растений рода Сфагнум (Sphagnum) способствует биоразложению нетканого полимерного волокна. В результате исключается необходимость утилизации отработанных материалов. Обладая высоким сродством к нефти и нефтепродуктам, сорбент способен поглощать нефтяные пленки различной толщины, а также избирательно извлекать нефть из водно-органических эмульсий. Одной из сфер применения сорбента является также извлечение нефти и нефтепродуктов из смешанных сред в качестве фильтрующего материала при очистке балластных вод судов, сточных и других вод, отходов производства. Особенностью сорбента является возможность его применения в подводных условиях.Thus, the described biodegradable composite sorbent has high capacitive characteristics. So, the oil-absorption coefficient of this sorbent is 4-5 times higher than the similar coefficient of the known sorbent, the oil-absorption coefficient for fuel oil is 70 g / g. The described sorbent makes it possible to collect oil and oil products from solid surfaces or from the surface of water areas in an amount exceeding at least 40-70 times its own weight, to hold the sorbate for a long time while removing it from the spill. The inclusion of ground plants of the genus Sphagnum (Sphagnum) contributes to the biodegradation of non-woven polymer fibers. As a result, the need for disposal of waste materials is eliminated. Having a high affinity for oil and oil products, the sorbent is able to absorb oil films of various thicknesses, as well as selectively extract oil from water-organic emulsions. One of the areas of application of the sorbent is also the extraction of oil and oil products from mixed media as a filter material in the treatment of ballast water of ships, sewage and other waters, industrial wastes. A feature of the sorbent is the possibility of its use in underwater conditions.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013125542/10A RU2528863C1 (en) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | Biodegradable composite sorbent of oil and oil products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013125542/10A RU2528863C1 (en) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | Biodegradable composite sorbent of oil and oil products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2528863C1 true RU2528863C1 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=51583111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013125542/10A RU2528863C1 (en) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | Biodegradable composite sorbent of oil and oil products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2528863C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2590999C1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." | Method for preparing sorption material for purifying waste water from oil products |
| RU2687913C1 (en) * | 2018-07-20 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of producing sorption material for collecting oil and oil products |
| RU2799568C1 (en) * | 2022-10-03 | 2023-07-06 | Акционерное Общество "Центр Аварийно-Спасательных И Экологических Операций" | Sorbent for cleaning soil and water bodies polluted with petroleum products and method for producing sorbent |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1156096A (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-02 | Chuko Kasei Kogyo Kk | Culture material for greening waterside and swamp |
| RU2158177C1 (en) * | 1999-07-19 | 2000-10-27 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Sorption-active material for removing petroleum derivatives from water |
| RU2307707C1 (en) * | 2006-06-20 | 2007-10-10 | Владимир Владимирович Чаков | Sphagnous sorptively-active preparation |
| RU2435641C1 (en) * | 2010-06-09 | 2011-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН (ИХХТ СО РАН) | Method of producing sorbent |
-
2013
- 2013-06-03 RU RU2013125542/10A patent/RU2528863C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1156096A (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-02 | Chuko Kasei Kogyo Kk | Culture material for greening waterside and swamp |
| RU2158177C1 (en) * | 1999-07-19 | 2000-10-27 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Sorption-active material for removing petroleum derivatives from water |
| RU2307707C1 (en) * | 2006-06-20 | 2007-10-10 | Владимир Владимирович Чаков | Sphagnous sorptively-active preparation |
| RU2435641C1 (en) * | 2010-06-09 | 2011-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН (ИХХТ СО РАН) | Method of producing sorbent |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RAMELOW G. J. et al. "Metal Ion Binding by Biomass Derived From Nonliving Algae, Lichens, Water Hyacintli Root and Sphagnum Moss", Wastewater Treatment with Algae, Biotechnology Intelligence Unit, 1998, Chapter 6, pp. 93-110 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2590999C1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." | Method for preparing sorption material for purifying waste water from oil products |
| RU2687913C1 (en) * | 2018-07-20 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of producing sorption material for collecting oil and oil products |
| RU2799568C1 (en) * | 2022-10-03 | 2023-07-06 | Акционерное Общество "Центр Аварийно-Спасательных И Экологических Операций" | Sorbent for cleaning soil and water bodies polluted with petroleum products and method for producing sorbent |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Corda et al. | A review on adsorption of cationic dyes using activated carbon | |
| Liu et al. | Review on the aerogel-type oil sorbents derived from nanocellulose | |
| Bayat et al. | Oil spill cleanup from sea water by sorbent materials | |
| Hubbe et al. | Cellulosic Substrates for Removal of Pollutants from Aqueous Systems: A Review. 3. Spilled Oil and Emulsified Organic Liquids. | |
| Liang et al. | Chemically cross-linked cellulose nanocrystal aerogels for effective removal of cation dye | |
| Pejic et al. | Biosorption of heavy metal ions from aqueous solutions by short hemp fibers: Effect of chemical composition | |
| Asadpour et al. | Application of Sorbent materials in Oil Spill management: A review. | |
| Scaffaro et al. | Polycaprolactone-based scaffold for oil-selective sorption and improvement of bacteria activity for bioremediation of polluted water: Porous PCL system obtained by leaching melt mixed PCL/PEG/NaCl composites: Oil uptake performance and bioremediation efficiency | |
| Mojžiš et al. | Comparison of natural and synthetic sorbents’ efficiency at oil spill removal | |
| Chen et al. | Selective adsorption and efficient degradation of oil pollution by microorganisms immobilized natural biomass aerogels with aligned channels | |
| Candido et al. | Natural and synthetic fiber‐based adsorbents for water remediation | |
| Mahmoud et al. | Adsorption study of oil spill cleanup from sea water using natural sorbent | |
| Suresh et al. | Poly (methyl methacrylate) grafted wheat straw for economical and eco-friendly treatment of oily wastewater | |
| RU2395336C1 (en) | Method of preparing carbonaceous adsorbent from sunflower husks | |
| RU2528863C1 (en) | Biodegradable composite sorbent of oil and oil products | |
| KR101060278B1 (en) | Oil recovery and environmental purification composition | |
| Tesfaye et al. | Valorisation of waste chicken feathers: green oil sorbent | |
| Mizan et al. | Low cost adsorbent for mitigation of water pollution caused by tannery effluents at Hazaribagh | |
| Akpomie et al. | Treatment of motor oil-contaminated water via sorption onto natural organic lignocellulosic waste: thermodynamics, kinetics, isotherm, recycling, and reuse | |
| Ibrahim et al. | BTEX adsorption from aqueous solutions using activated carbon from Melaleuca cajuputi leaves | |
| Daud et al. | Utilization of waste paper sludge as an alternative adsorbent for the adsorption of ammonia nitrogen and COD in stabilized landfill leachate | |
| RU2535227C1 (en) | Biohybrid composite material | |
| Gammoun et al. | Decontamination of water polluted with oil through the use of tanned solid wastes | |
| Rima et al. | β-Cyclodextrin polyurethanes copolymerized with beetroot fibers (Bio-Polymer) to clean-up water polluted by organics and spilled-oil | |
| US8263229B1 (en) | Composite structures for the absorption of dissolved metals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160604 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170410 |