сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов и способ его получения

Формула изобретения

1. Сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов, выполненный в виде гофрированного нетканого полотна с объемной плотностью от 0,01 до 0,06 г/см³ и толщиной от 0,5 до 5,0 см из смеси гидрофобных и гидрофильных волокон, обработанных водной эмульсией латекса, отличающийся тем, что в гидрофильные волокна, в качестве которых использованы полиэфирные или полиамидные волокна, дополнительно введена вискоза, в качестве гидрофобных волокон использованы полиэтиленовые или полипропиленовые волокна, при этом толщина волокон составляет 0,48-2,2 текс, в качестве латекса использован бутадиен-стирольный каучук, в водную эмульсию которого дополнительно введены полиметилэтилгидридсилоксан и алкилсиликонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гидрофобные полиэтиленовые или
полипропиленовые волокна	50,0-55,0
гидрофильные полиэфирные или полиамидные волокна	30,0-35,0
вискоза	5,0-10,0
водная эмульсия бутадиен-стирольного каучука,
полиметилэтилгидридсилоксан и алкилсиликонат	остальное,

при этом соотношение бутадиен-стирольный каучук:полиметилэтилгидридсилоксан:алкилсиликонат составляет 60:20:20.

2. Сорбирующий материал по п.1, отличающийся тем, что полиамидные волокна состоят из капрона.

3. Способ получения сорбирующего материала по п.1, заключающийся в формировании гофрированного нетканого полотна с объемной плотностью от 0,01 до 0,06 г/см³ и толщиной от 0,5 до 5,0 см путем скрепления гидрофобных волокон водной дисперсией латекса и последующей термообработкой, при этом в качестве латекса используют бутадиен-стирольный каучук, в водную эмульсию которого дополнительно вводят полиметилэтилгидридсилоксан и алкилсиликонат при соотношении бутадиен-стирольный каучук:полиметилэтилгидроксан:алкилсиликонат 60:20:20, а термообработку проводят при 100-140°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки окружающей среды, в частности к сорбирующему материалу для сбора нефти и нефтепродуктов и способу его получения. Изобретение может быть использовано в процессах очистки водной и земной поверхности от нефти и нефтепродуктов.

Известен сорбирующий материал, представляющий собой слой из термопластичных полимерных волокон, скрепленных между собой, и закрепленное на волокнах вещество с гидрофобными свойствами, которое представляет собой дисперсный углерод с долей закрепленного на волокнах углерода от 1 до 25% от массы волокон. Способ получения сорбирующего материала заключается в том, что формируют слой из термопластичных полимерных волокон, обрабатывают его веществом с гидрофобными свойствами и осуществляют термическую обработку материала для обеспечения термического скрепления волокон, причем в качестве вещества с гидрофобными свойствами используют дисперсный углерод, термическую обработку осуществляют с закреплением углерода на поверхности волокон, после чего удаляют незакрепленные частицы углерода (заявка № 2007126986 от 27.05.09. Кл. B01J 20/20, B01J 20/26).

Известен сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов, содержащий слой в виде объемно гофрированного нетканого полотна из полимерных волокон с гидрофобной поверхностью и слой из гидрофильного супертонкого волокна, имеющего диэлектрическую проницаемость, превышающую не менее чем на 1,45 единиц диэлектрическую проницаемость слоя из полимерных волокон с гидрофобной поверхностью. Известен способ получения материала, заключающийся в формировании слоя субстрата из гидрофобных полимерных волокон, его термомеханическом уплотнении, формировании из него объемно-гофрированного полотна с последующей термофиксацией, формировании слоя из гидрофильного супертонкого волокна, наложении упомянутых слоев друг на друга, их скреплении и выдержки в растворе электролита (патент № 2361661, опубл. 20.07.09, кл. B01J 20/26)

Однако этот способ пригоден только для растворов электролитов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов, выполненный в виде полимерного полотна, отличающийся тем, что полимерное полотно представляет собой нетканое полотно из гидрофобных и/или гидрофобизированных волокон, скрепленных между собой, и имеет объемную плотность 0,01-0,06 г/см³. Места соединения волокон между собой покрыты гидрофобизирующей полимерной пленкой, скрепляющей эти волокна и выполненной из синтетического латекса, причем содержание полимерной пленки к весу волокна в пересчете на сухой остаток составляет от 3 до 15 вес.%. Сорбирующий материал при использовании в положительном интервале температур содержит гидрофобные полиолефиновые волокна в количестве от 10 до 100 вес.%, а гидрофобизированные полимерные волокна от 90 до 0% от общей массы волокон (пат. РФ № 2166362, кл. B01J 20/26 от 10.05.2001 г.).

Способ изготовления сорбирующего материала заключается в том, что из полимерного волокнистого субстрата формируют холст, в котором волокна скрепляют между собой путем введения в волокнистый субстрат гидрофобизирующего состава, выполненного на основе водной дисперсии, синтетического латекса с последующей термообработкой при температуре 120-160°С, получая таким образом нетканое полотно. Однако это изобретение не позволяет в достаточной степени поглощать нефть в особенности с загрязненной поверхности земли.

Техническим результатом изобретения является создание нетканого полотна с повышенной степенью гидрофобности его волокон и степенью их скрепления между собой и, как следствие, повышение нефтеемкости нетканого материала

Поставленный технический результат в части объекта "устройство" достигается за счет того, что в сорбирующем материале для сбора нефти и нефтепродуктов, выполненном в виде гофрированного нетканого полотна с объемной плотностью от 0,01 до 0,06 г/см³ и толщиной от 0,5 до 5,0 см из смеси гидрофобных и гидрофильных волокон, обработанных водной эмульсией латекса, согласно изобретению, в гидрофильные волокна, в качестве которых использованы полиэфирные или полиамидные волокна, дополнительно введена вискоза, а в качестве гидрофобных волокон использованы полиэтиленовые или полипропиленовые волокна, при этом толщина волокон составляет 0,48-2,2 текс; в качестве латекса использован бутадиенстирольный каучук, в водную эмульсию которого дополнительно введены полиметилэтилгидридсилоксан и алкилсиликонаты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидрофобные полиэтиленовые или
полипропиленовые волокна	50,0-55,0
Гидрофильные полиэфирные или полиамидные волокна	30,0-35,0
Вискоза	5,0-10,0
Водная эмульсия бутадиенстирольного каучука,
полиметилэтилгидридсилоксан и алкилсиликонаты	остальное

при соотношении бутадиенстирольный каучук: полиметилэтилгидридсилоксан: алкилсиликонат 60:20:20.

В качестве полиамидных волокон используют капрон.

Поставленный технический результат в части объекта "способ" достигается за счет того, что в способе получения указанного выше сорбирующего материала, заключающемся в формировании гофрированного нетканого полотна с объемной плотностью от 0,01 до 0,06 г/см³ и толщиной от 0,5 до 5,0 см путем скрепления гидрофобных волокон водной дисперсией латекса и последующей термообработкой, согласно изобретению, в качестве латекса используют бутадиенстирольный каучук, в водную эмульсию которого дополнительно вводят полиметилэтилгидридсилоксан и алкилсиликонаты при соотношении бутадиенстирольный каучук: полиметилэтилгидридсилоксан: алкилсиликонат 60:20:20, а термообработку проводят при температуре 100-140°С.

Следует отметить, что указанное соотношение бутадиенстирольный каучук: полиметилэтилгидридсилоксан: алкилсиликонат 60:20:20 приведено в массовых долях.

Кроме того, необходимо особо подчеркнуть, что по сравнению с указанным прототипом при использовании именно представленных компонентов при указанном их количественном соотношении, а также при любой степени полимеризации полисилоксановой жидкости вне зависимости от конкретного алкильного радикала для алкилсиликоната технический результат для заявленного решения, указанный выше, будет достигаться в большей степени, что явно прослеживается из приведенных ниже примеров реализации и таблиц сравнения испытаний образцов материала по заявленному решению и по прототипу при их одинаковом размерном отношенению.

Поглощение нефти сорбирующим материалом, например, с поверхности воды происходит следующим образом. Нетканое полотно помещается на поверхность воды, на которой находится пятно нефти. Благодаря гидрофобизирующим свойствам нижний слой сорбирующего полотна смачивается нефтью. Межволоконные полости заполняются нефтью, и нефть поднимается на поверхность волокна благодаря капиллярному эффекту. Полотно собирается с поверхности и отжимается, а затем неоднократно используется для сбора нефти.

Изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 изображает общий вид полимерного полотна, полученного согласно изобретению (рулон ленты).

Фиг.2 изображает гофрированную структуру.

Фиг.3 изображает маты изделий из сорбента размером 0,5 м·0,5 м.

Фиг.4 изображает маты изделий из сорбента размером 0,5 м·1,0 м.

Толщина полимерного сорбирующего материала в зависимости от условий его использования может составлять от 10 до 45±5 мм.

Ширина полотна сорбента составляет 1,7 или 2,0 м. Неровнота по массе не более 10%.

Толщина используемых гидрофобных и гидрофильных волокон находится в пределах 0,48-2,2 текс.

Волокна образуют объемный волокнистый каркас, содержащий в межволоконном пространстве незамкнутую систему капиллярных полостей, в которые может проникать нефть и там оставаться. При этом обеспечивается необходимое количество и размер межволоконных капиллярных полостей, в которых удерживание поглощенной нефти или других каких-либо нефтепродуктов на материале обеспечивается не только их сродством друг к другу, но и за счет капиллярного эффекта и адгезии.

Пример № 1

Смесь из полимерных волокон, состоящая из 50 мас.% полиэтиленового волокна, 35 мас.% капрона (полиамидного волокна), 10% вискозного волокна с толщиной волокон 0,5÷1,3 текс, обрабатывается 5 мас.% водной эмульсии смеси бутадиенстирольного каучука, полиметилэтилгидридсилоксана и алкилсиликоната в соотношении 60:20:20 и подвергаются термообработке при температуре 120°С.

Образцы сорбирующего материала толщиной 20 мм взвешивают и помещают на поверхность воды с разлитой нефтью. Поглощение нефти с поверхности воды наблюдают в течение 2 мин при температуре 23°С до полного насыщения образца. Затем излишкам нефти дают стечь, образец взвешивают и определяют нефтеемкость по отношению веса поглощенной нефти к весу сухого образца.

Полученные данные представлены в таблице № 1.

Таблица № 1
Испытуемые образцы	Вес сухого образца, г	Вес образца, заполненного нефтепродуктом, г	Вес поглощенной нефти, г	Нефтеемкость г/г
Материал согласно изобретению	0,48	26,06	25,58	53,20
0,57	28,33	27,76	48,70
0,51	27,98	27,47	53,80
0,47	26,79	25,35	53,90
Прототип	0,46	20.00	19,54	42,50

Пример № 2

Смесь из полимерных волокон, состоящая из 55 мас.% полипропиленового волокна, 30% лавсана (полиэфирное волокно), 5 мас.% вискозного волокна, с толщиной волокон 1,8÷2,2 текс и 10 мас.% водной эмульсии бутадиенстирольного латекса с полиметилэтилгидридсилоксаном и алкилсиликонатом в соотношении 60:20:20 подвергают термообработке при 140°С. Образцы полученного сорбирующего материала толщиной 50,0 мм, ширина полотна сорбента равна 2,0 м, взвешивают и помещают на поверхность земли, загрязненной нефтью.

Полученные данные представлены в таблице № 2

Таблица № 2
Вес сухого образца, г	Вес образца, заполненного нефтепродуктом, г	Вес поглощенного нефтепродукта, г	Нефтеемкось г/г
0,62	23,40	22,78	36,75
0,59	22,50	21,91	37,14
0,54	21,90	21,36	39,55
0,57-прототип	19,70	19,13	33,56

Из представленных примеров видно, что нефтеемкость предлагаемого изобретения на 12, 14% превышает нефтеемкость прототипа, т.е. нефти, собираемой с поверхности воды, и на 8,0% превышает количество нефти, собираемой с поверхности земли.

Время поглощения увеличивается с увеличением толщины полотна. Толщина полотна сорбирующего материала составляет от 10 до 45±5 мм. Сорбент позволяет эффективно и быстро собирать нефть и другие нефтепродукты как с жидкой, так и твердой поверхности при любых аварийных разливах нефти, при этом сам реагент не изменяется. Сорбент в виде нетканого полотна в процессе изготовления может быть нарезан на куски размером, кратным ширине и длине рулона.