Нефтени сорбенти - материали, използвани за събиране на нефт и нефтопродукти от повърхността на резервоари
Нефтените сорбенти са материали, използвани за събиране на нефт и нефтопродукти от повърхността на водни тела.
Материалите, използвани за събиране на нефт и нефтопродукти от повърхността на водни обекти, обикновено се наричат нефтени сорбенти, както и маслосъбиратели и маслоабсорбери. За определяне на качеството на нефтените сорбенти се използват три основни показателя: маслопоглъщане, водопоглъщане, плаваемост. Ефективността на сорбентите за събиране на масло се оценява предимно от стойността на капацитета на маслото. Високата водопоглъщаемост може да се елиминира за почти всички материали чрез допълнителна хидрофобизация. Материали с ниска плаваемост могат да се използват ефективно в продукти с подсилваща обвивка - стрели, рогозки, салфетки и др. За производството на нефтени сорбенти се използват различни суровини. Свойствата на някои материали, които се използват при събирането на масло или служат като основа за производството на нефтени сорбенти, са показани в таблица. 1.
Таблица 1. Свойства на различни материали за възстановяване на нефт
Отстраняване на масло, g/g
Степен на извличане на масло, %
Естествени органични материали
Пшенична слама (нарязана)
Рязане на тръстика: листа
Аспен / борова кора
Отпадъци от производството на памук
Въглища кафяви натрошени
Макропорести сажди
Синтетични органични материали
Стиропор: гранулирани влакна
Полипропилен: гранулирани влакна
Фенол-формалдехидна смола (прах)
Порест каучук: гранулиран лист
Модифицирани базалтови влакна
Според механизма на отстраняване на маслото се разграничават сорбенти, при които доминира физическата повърхностна сорбция. Тук маслото се събира поради адхезията на частиците на сорбента към повърхността. В този случай количеството на усвоенитенефтопродукти се определя от специфичната повърхност на материала и неговите свойства (хидрофобност и олеофилност). Както показват литературните данни, такъв механизъм за събиране на нефт и нефтопродукти се прилага за олеофилни прахообразни и гранулирани материали със затворена пореста структура и материали, в които порите са недостъпни по размер за молекулите на отстраненото вещество. Типичен пример за този механизъм е възстановяването на масло с помощта на прахообразна корбамид-формалдехидна смола (размер на частиците под 1 mm), гранулиран полипропилен и експандиран полистирен.
Смилането на сорбентния материал е най-простият начин за увеличаване на неговата повърхност и абсорбционна способност по отношение на нефт и нефтопродукти. По време на смилането може да се достигне критичният размер на частиците на сорбента, когато процесът на намокряне с масло спира и не настъпва сорбция. Действителната граница на смилане в технологията за производство на маслен сорбент зависи от естеството на използвания материал и е най-малко 0,1 µm.Абсорбцията на масло и нефтопродукти от хидрофобни прахообразни материали не се ограничава до повърхностна сорбция. Този процес в реални условия доминира при почистването на повърхността на водните тела от мономолекулни замърсители. При контакт на твърди олеофилни частици с плътен маслен филм, около тях се образуват мицели, които взаимодействат помежду си, за да образуват вид мрежеста структура. Това води до значително повишаване на вискозитета на суспензията като цяло и при високи концентрации на прахообразни сорбенти в масло се наблюдава образуването на плътни конгломерати. В този случай прахообразните хидрофобни материали играят ролята на сгъстители и водят до намаляване на площта на нефтеното петно.
При използване на гранулиран материал със затворенпореста структура, поставянето на масло също е възможно между гранулите в сорбентния слой поради капилярни сили и олеофилност. При достатъчна дебелина на масления филм маслото се вкарва ефективно в зоната на порьозност.
Друг вид нефтени сорбенти са материали, които се характеризират с процеса на абсорбиране на нефт и нефтопродукти от целия обем. Ефективността на абсорбцията на масло зависи от химическия афинитет на сорбентния материал и абсорбираната течност и от структурата на материала. Абсорбцията на масло протича в резултат на първоначалното бързо намокряне на повърхността на сорбента с масло. Тогава маслото по-бавно прониква в порестата структура на материала, запълвайки всички кухини под действието главно на капилярните сили.
Според структурния тип сорбентите се делят на влакнести и обемно-порести (със структура на затворени или отворени пори). Влакнестите материали са система от произволно положени тънки нишки, свободно разпределени в пространството. Те, като правило, имат пространствено неориентирана структура, която позволява на замърсителите да контактуват с голяма повърхност за единица време. Типични влакнести материали за събиране на масло са вата, филц, тъкани, синтепон, текстилен грах, базалтови влакна и др. В процеса на абсорбиране на масло сорбентните влакна могат да се раздалечават, създавайки специфична структура на сорбента - NP, която след събиране започва постепенно да се свива под действието на гравитацията и филтрира до 20-25% от събрания нефтопродукт. Както показват данните в табл. 1, всички влакнести сорбенти се характеризират с висока степен на извличане на абсорбираното масло. Някои абсорбери с влакнеста структура показват доста висока водопоглъщаемост (синтетичен зимник, листова гума от пяна с дебелина 18 mm), поради ниската хидрофобностповърхности. Този недостатък може да бъде премахнат чрез въвеждането на специални водоотблъскващи добавки.
Понастоящем порестите синтетични органични сорбенти се използват широко за събиране на нефт и нефтопродукти, тъй като се произвеждат в промишлен мащаб и често са отпадъчни продукти. Отворената клетъчна структура и високата олеофилност на тези материали гарантират ефективността на използването им като абсорбери на масло. Типични представители на такива сорбенти са порест каучук, карбамидни пени, материали на основата на полиуретанова пяна и др. Такива материали са способни да абсорбират около 50 g масло на 1 g сорбент, характеризират се с висока скорост на сорбция и плаваемост след събиране на масло.
Обемно-порестите материали включват активен въглен и продукти от карбонизация на растителни суровини, възможността за използване на които като маслени сорбенти е описана в литературата. Например, в резултат на парно-газово активиране на кафяви въглища по време на високоскоростно нагряване се получава маслен сорбент с голям общ обем на порите от 1,78 cm3 / g, ниска насипна плътност и висок маслен капацитет (8,0 g / g за двигателно масло), което в комбинация с ниска цена го прави конкурентен по отношение на местни и чуждестранни аналози. Трябва да се отбележи, че потенциалът на развитата структура на микро- и мезопорите в активния въглен практически не се реализира в процеса на събиране на нефтопродукти. Това се потвърждава от изключително ниските стойности на капацитета за петролни продукти.
С помощта на литературни и ИНТЕРНЕТ ресурси е направен анализ на суровините, използвани за промишленото производство на нефтени сорбенти, които доминират на българския пазар (Таблица 3). Таблица данни. 3 показват, че практически единствената натурална органична суровина за производството на такиваматериали е торф. Отпадъците от селскостопанската и дървопреработвателната промишленост, както и синтетичните влакнести материали, въпреки голямото количество научни разработки, не са намерили широкомащабно практическо приложение.
Таблица 3. Свойства на промишлени сорбенти за възстановяване на нефт