способ получения гидрофобного адсорбента для извлечения нефтепродуктов из водных сред

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБНОГО АДСОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ВОДНЫХ СРЕД, включающий модифицирование вспученного перлита полиметилгидридсилоксаном с последующей термообработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения нефтепродуктов, модифицирование проводят при объемном соотношении жидкой и твердой фаз (0,3 - 0,6) : 1 до нанесения на перлит 30 - 50% модификатора от массы перлита, а термообработку ведут при 320 - 380^oС в течение 0,3 - 0,5 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке воды, в частности к обработке адсорбентами вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

Нефть и продукты ее переработки, попадая в воду, могут локализоваться на ее поверхности в виде сплошных пленок, диспергироваться, образуя эмульсии типа "вода в нефти" и "нефть в воде", и частично растворяться. Как правило воды, содержащие нефть и нефтепродукты, очищают механическими, физико-химическими, химическими и биологическими способами, которые в зависимости от степени загрязнения вод включают в комплексную схему очистных сооружений.

Среди наиболее эффективных способов очистки нефтесодержащих вод, обеспечивающих конечное содержание нефтепродуктов в воде практически на уровне предельно допустимых концентраций (ПДК), важная роль принадлежит адсорбции на микропористых сорбентах. В ряду сорбентов такого типа наиболее перспективными, ввиду их доступности и простоты технологии изготовления, являются природные неорганические материалы, модифицированные органическими соединениями.

В частности для очистки вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, используют вспученный перлит, обработанный смесью растворов полиорганосиликонатов натрия в следующем соотношении, мас. метилсиликонат натрия 40-60, этилсиликонат натрия 10-40; фенилсиликонат натрия 5-30. Об эффективности используемого адсорбента судят по нефтепоглотительной емкости и водопоглощению за 24 ч, которые равны соответственно 760-780 и 42-45 мас. [1]

Известен гидрофобный адсорбент для сбора нефти с поверхности воды на основе вспученного перлита, модифицированного метилсиликонатом натрия и натриевой солью адипиновой кислоты. Адсорбент готовят следующим образом: 98,9 г вспученного перлита Арагацкого месторождения с объемно-насыпной массой 100 кг/м³ обрабатывают 170 г водного раствора, содержащего 1,0 г метилсиликоната натрия и 0,1 г адипината натрия. Удаление растворителя (воды) осуществляют высушиванием при 250^оС. Нефтепоглотительная емкость и водопоглощение адсорбента равны соответственно 920 и 9 мас. [2]

Основными недостатками адсорбентов, изготовленных по способам [1] и [2] является то, что они удерживают только плавающую на поверхности и эмульгированную нефть, а водорастворимые нефтепродукты не извлекаются из воды.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения олеофильного адсорбента путем обработки вспученного перлита кремнийорганическими модификаторами (метил-, этилсиликонатом натрия или полиалкилгидридсилоксаном) [3]

Установлены оптимальные концентрации водных растворов или эмульсий модификаторов (1,5%) и их расход (150-200% по отношению к массе вспученного перлита). Расчет показывает, что это соответствует объемному соотношению Ж:T (0,15-0,2): 1 и 2,3-3% модификатора по отношению к массе перлита. Гидрофобизующий раствор перед подачей на адсорбент нагревают до 50-80^оС. Время контакта перлита с раствором модификатора составляет 5-10 мин. Для обеспечения лучшей смачиваемости перлит, насыщенный раствором модификатора, умеренно перемешивают и уплотняют. Сорбент сушат в аэрофонтанной сушилке при 250-270^оС.

Характеристики модифицированного материала: удельная поверхность по азоту 1,0 м²/г, предельный сорбционный объем по бензолу 0,07 см³/г, водопоглощение за 24 ч 10-20 мас. коэффициент гидрофильности 0,24, нефтеемкость 6,5-8,0 г/г.

Целью изобретения является повышение степени извлечения нефтепродуктов.

Для достижения поставленной цели предложен способ получения гидрофобного адсорбента для удаления нефтепродуктов из водных сред, состоящий в том, что вспученный перлит модифицируют полиметилгидридсилоксаном при объемном соотношении Ж:T (0,3-0,6):1 до нанесения 30-50% модификатора от массы перлита, и термообработку ведут при 320-380^оС в течение 0,3-0,5 ч.

Способ реализуется следующим образом. Вспученный перлитовый песок Арагацкого месторождения Арм. ССР смешивают при объемном соотношении Ж:T (0,3-0,6): 1 с водной эмульсией полиметилгидридсилоксана, содержащей 6-13,3 мас. модификатора, из условий нанесения на поверхность перлита заявляемого количества модификатора 30-50% от массы перлита. Обработанный таким образом перлит тщательно перемешивают и помещают в сушильный шкаф, где подвергают термоокислению в воздушной среде при 320-380^оС в течение 0,3-0,5 ч, затем адсорбент выгружают и охлаждают. Полученный модифицированный перлит готов к употреблению.

Характеристика исходных материалов и объектов исследования.

1. Перлит вспученный Арагацкого месторождения Арм.ССР химический состав: SiO₂ 75,9% TiO₂ 0,05; Al₂O₃ 13,57; Fe₂O₃ 1,19; FeO 0,44; MgO 0,02; CaO 1,49; Na₂O 3,26; K₂O 4,15, насыпная масса 0,10 г/см³, удельная поверхность 1 м²/г, удельная теплота смачивания водой 340 мДж/м².

2. Модификатор, промышленная марка жидкость гидрофобизующая 136-157 М или ГКЖ-94 М (ТУ 6-02-694-76), полиметилгидридсилоксан (СН₃ ^.SiHO)_n, где n 10-15, содержание активного водорода 1,5-1,8 мас. вязкость кинетическая при 20^оС (10-80) сСт, рН водной вытяжки 6-7.

3. Нефть западно-сибирская, парафино-нафтенового типа (экспортный вариант).

4. Аргон газообразный и жидкий. Технические условия. ГОСТ 10157-79.

Пример конкретного выполнения.

Навеску вспученного перлита (50 г) фракции 0,15 мм обрабатывают 250 мм 8% -ной водной эмульсии полиметилгидридсилоксана (ГКЖ-94 М), содержащей 20 г модификатора, при объемном соотношении Ж:T 0,5:1. Смесь тщательно перемешивают, помещают в сушильный шкаф, нагретый до 350^оС, и выдерживают при этой температуре в течение 0,4 ч, затем модифицированный материал, содержащий 40% полиметилгидридсилоксана от массы перлита, выгружают и охлаждают на воздухе. Удельная поверхность по аргону термоокисленного модифицированного перлита равна 150 м²/г, а теплота смачивания водой ^_47 мДж/м².

Полученный адсорбент в количестве 9 г загружают в стеклянную адсорбционную колонку диаметром 20 мм и высотой 250 мм. При этом образуется насадка адсорбента высотой 200 мм. Через насадку с помощью перистальтического насоса НП-1М снизу вверх пропускают с постоянной скоростью 0,5 м/ч очищаемую воду, содержащую 3 мг/л нефтепродуктов. Воду, прошедшую через адсорбционную колонку, отбирают и анализируют на содержание в ней нефтепродуктов (С_ост, мг/л).

Как видно из данных, приведенных в таблице (пример 3), при использовании предложенного сорбента удается снизить содержание нефтепродуктов в воде до концентраций, ниже ПДК (до 0,1 мг/л), что на порядок ниже соответствующего показателя при использовании сорбента-прототипа (таблица, пример 17).

Аналогично тому, как приготовлен образец в описанном выше примере, были получены другие адсорбенты при заявляемых и запредельных объемных соотношениях Ж:Т, количествах наносимого модификатора и условиях термообработки сорбента (см. таблицу). Приготовленные адсорбенты использованы для очистки вод, загрязненных водорастворимыми нефтепродуктами.

Использование предлагаемого способа позволяет на порядок повысить глубину очистки воды, загрязненной нефтепродуктами, относительно прототипа и обеспечивает достижение остаточной концентрации ниже ПДК в 3 раза.

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод от высокодисперсных и растворенных нефтепродуктов в нефтеперерабатывающей, машиностроительной промышленности, тепловой и атомной энергетике, а также в технологических процессах подготовки питьевой воды.