способ получения сорбента для предочистки воды от нефтепродуктов

Формула изобретения

Способ получения сорбента для предочистки воды от нефтепродуктов, предусматривающий приготовление сорбирующей смеси, отличающийся тем, что в качестве основы используются раздробленные до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм отвердевшие отходы буровых работ, смешанные с цементом и опилками в соотношении 1:1:1 по массе, формованные в виде гранул длинной от 1 до 4 см и диаметром ~5 мм и высушенные в токе воздуха при температуре от 25 до 35°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения сорбентов, которые могут быть использованы для предочистки вод различных производств от нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива, нефти, мазута и др.).

Известен способ получения сорбента для очистки воды от нефтепродуктов, при котором целлюлозосодержащий материал (торф, опилки, древесную стружку, ветошь) нагревают при 180-210°С в течение 1-4 часов в автоклаве (SU № 2112594, кл. B01J 20/22; C02F 1/28, 1998 г.).

Недостатком сорбента из торфа, приготовленного данным способом, является его невысокая сорбционная емкость, особенно по отношению к легким нефтепродуктам (бензину, керосину, дизельному топливу), значительная энергоемкость получения и высокая стоимость, большое гидродинамическое сопротивление потоку жидкости.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки воды от легких нефтепродуктов на основе целлюлозосодержащего материала путем его термообработки. В качестве целлюлозосодержащего материала используют верховой торф моховой группы малой степени разложения, который предварительно измельчают с последующим гранулированием до получения гранул диаметром 2-3 мм, а термообработку проводят при температуре 165-175°С без доступа воздуха в течение 40-60 минут. При этом перед термообработкой торфяные гранулы подсушивают до влажности 14-16% в естественных условиях (RU № 2270718, кл. С1 B01J 20/24; B01J 20/30).

Недостатком данного решения является необходимость нагрева материала при высокой температуре (165-175°С) в течение длительного времени (40-60 мин), что усложняет и удорожает процесс производства сорбента. К недостаткам данного решения можно отнести и отсутствие данных по сорбционной способности полученного сорбента по отношению к другим нефтепродуктам, таким как мазуты сырая нефть, масла и их смеси с различными углеводородами.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый сорбент, который содержит в качестве основы отвердевшие отходы буровых работ, которые дробят до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм, смешивают с портландцементом М-500 и древесными опилками в соотношении 1:1:1 по массе, формуют в виде колбасок длиной от 1 до 4 см и диаметром около 5 мм, которые высушивают в токе воздуха, имеющего скорость ~1 м/с и температуру от 25 до 35°С.

В зависимости от места бурения при поиске углеводородного сырья, отходы буровых работ (ОБР) имеют различную консистенцию.

ОБР - грязеподобные образования с содержанием хлорида натрия от 2 до 10%, влажностью до 75%, со значительным содержанием тяжелых углеводородов, поверхностно-активных веществ и с содержанием солей тяжелых металлов ниже уровня их ПДК, установленных для почв и грунтов. Это отходы бурения на море, в частности на Каспии.

Отходы буровых работ на суше содержат до 25% воды, от 25 до 60% оксида алюминия, от 60 до 15% диоксида кремния, практически постоянное количество органических соединений (2-2,5%), соли различных ионов металлов, обычно ниже уровня ПДК, установленных для почв и грунтов (ОБР с места бурения месторождений Уренгоя и Астраханской области).

Содержание компонентов в отходах буровых работ представлено в таблице.

Таблица
Содержание компонентов в отходах буровых работ
№ п.п.	Определяемые показатели	Нормативное содержание в грунтах и почвах, СанПин 2.1.7.573-96.	Результаты исследований шести образцов. Первая цифра - наименьшее, вторая - наибольшее содержание
1	рН солевой вытяжки, ед. рН	6,0-9,7	8,5-8,8
2	Нефтепродукты, мг/кг	10,0	0,50-0,95
3	*СПАВ, мг/кг	5,0	0,05-1,2
4	Хлориды, мг/кг	~1500 (для песка)	25000-38000
5	Сульфаты, мг/кг	10000 (песок)	790-950
6	Фосфаты, мг/кг	не нормировано	10,0-15,0
7	Железо подвижное, мг/кг	10,0	5,0-6,5
8	Цинк подвижный, мг/кг	не более 23,0	1,4-2,9
9	Свинец подвижный, мг/кг	не более 32,0	0,10-0,15
10	Кадмий подвижный, мг/кг	не более 1,0	0,005-0,01
11	Ртуть общая, мг/кг	не более 2,1	0,003-0,005
12	Никель подвижный, мг/кг	1,0	0,035-0,040
13	Марганец подвижный, мг/кг	2,0	1,0-5,0
14	Мышьяк, мг/кг	не более 0,05	0,045-0,050
15	Хром подвижный, мг/кг	0,05	0,01-0,02
16	Медь подвижная, мг/кг	3,0	0,25-0,35
*СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества

ОБР - радиационно безопасный продукт (имеется санитарно-эпидемиологическое заключение Отдела надзора за радиационной безопасностью Центра гигиены и эпидемиологии в г. Санкт-Петербурге, протокол № 1864/06 от 01.11.2006). Суммарная удельная эффективная активность составляет 78±10 Бк/кг при норме 370 Бк/кг.

Так как ОБР представляют собой экологически и радиационно безопасные образования, их можно использовать при производстве различных материалов, в том числе сорбентов.

Смесь ОБР, цемента и опилок позволяет получать композитный материал с высокой прочностью и хорошими сорбционными свойствами.

Предлагаемый сорбент получают следующим образом: отвердевшие отходы буровых работ размалывают на шаровой мельнице до размеров частиц от 0,001 до 0,1 мм и смешивают их с портландцементом М-500 и древесными опилками с размерами частиц 3-5 мм в соотношении 1:1:1 по массе. Полученную в виде крутого теста смесь пропускают через шнековый измельчитель с решеткой, имеющей отверстия диаметром 5 мм, далее масса от измельчителя подается на движущуюся ленту или поддон. Гранулы высушивают в потоке воздуха, имеющего скорость ~1 м/с и температуру от 25 до 35°С. После того как масса застынет, ее оставляют на 70-80 часов. Получаются твердые и прочные гранулы длиной от 1 до 4 см и диаметром около 5 мм. Полученный сорбент назван нами ОБР-2.

Для проверки поглощаемости предлагаемым сорбентом нефтепродуктов приготавливали пары серий растворов. Одна из пар являлась контрольной. Растворы содержали по 500 см³ водопроводной воды и возрастающее количество какого-либо нефтепродукта (от 0 до 10 см³).

Во вторую серию этих пар, содержащую те же компоненты, вносили по 25 г сорбента ОБР-2. Содержимое всех емкостей интенсивно перемешивали в течение 15 минут и отстаивали в течение 1 часа.

После отстаивания жидкую фазу осторожно переносили в делительные воронки и определяли количество (в см³) нефтепродуктов в контрольной и исследуемой серии. По разности определяли количество нефтепродуктов, поглощенных сорбентом.

Проведенные исследования показали, что 1 кг сорбента ОБР-2 поглощает нефтепродукты в следующих количествах (кг):

смесь керосина и мазута (3:1)	~0,45
керосин	~0,08
мазут	~2,00
нефть	~0,80
бензин Аи-95	~0,05

Это обнадеживающий результат и он свидетельствует о том, что нами получен новый, недорогой и эффективный сорбент для предочистки воды от нефтепродуктов.