close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3894

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3894
(13)
C1
(51)
(12)
7
B 01J 20/24,
B 01J 20/30
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ТОРФА
(21) Номер заявки: 970641
(22) 1997.11.25
(46) 2001.06.30
(71) Заявители: Государственный
научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и
газовой промышленности, Институт проблем
использования природных ресурсов и экологии
Национальной академии наук Беларуси,
Государственное
научно-производственное
малое предприятие "ЭкоТех" (BY)
(72) Авторы: Абрамец А.М., Балыкин В.И., Искандаров
Р.М., Комарницкий Н.В., Матвиенко И.О. (BY)
(73) Патентообладатель: Государственный
научноисследовательский и проектный институт
нефтяной и газовой промышленности (BY)
(57)
Способ получения сорбента на основе торфа, включающий его сушку и модификацию, отличающийся
тем, что сначала торф сушат до влажности 5-15 %, а затем проводят его модификацию с использованием в
качестве модификатора муравьиной кислоты, которую вводят в торф в виде пара в количестве 0,1-1,0 мас. %.
(56)
SU 704903 A, 1979.
EP 0075384 A1, 1983.
EP 0121613 A1, 1984.
Изобретение относится к способам получения сорбционных материалов для очистки поверхности воды и
почвы от нефти, нефтепродуктов, масел и углеводородов.
BY 3894 C1
Известен способ получения сорбента на основе торфа, включающий его модификацию соединением щелочно-земельного металла, например известковым молоком, сушку, обработку осушенной смеси известковым молоком и повторную сушку до содержания влаги 5-10 % [1].
Известен также способ получения сорбента на основе торфа, включающий модификацию его соединением щелочно-земельного металла и последующую сушку при температуре 160 °С в течение 15 мин. [2].
Недостатком известных способов является невысокая сорбционная способность получаемого сорбента по
отношению к нефтепродуктам при сборе их с поверхности воды. Обусловлено это высокой природной гидрофильностью торфа, которую полученный известными способами сорбент сохраняет при высушивании.
По технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу наиболее близок способ получения сорбента на основе торфа, включающий обработку торфа влажностью 10 % солями амина при
t = 80-90 °С в течение 3-5 ч при периодическом перемешивании, фильтрацию и сушку модифицированного
торфа [3].
Недостатком известного способа являются высокие энергозатраты на сушку влажного (80-90 мас. %)
торфа и высокая токсичность модификатора, т.е. солей аминов, а значит и сорбента, наличие большого количества сточных вод, содержащих соляную кислоту.
Задачей настоящего способа является получение экологически безопасного дешевого сорбента, обеспечивающего высокую степень очистки загрязненных сточных и природных вод от нефти, нефтепродуктов,
масел и углеводородов.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения сорбента на основе торфа,
включающем его сушку и модификацию, сначала торф сушат до влажности 5-15 %, а затем проводят его модификацию с использованием муравьиной кислоты, которую вводят в торф в виде пара в количестве 0,1-1
мас. %.
Торф, как природное образование, в своем составе содержит ряд органических соединений, среди которых наиболее существенными являются: целлюлоза, гуминовые вещества, включающие гуминовые кислоты
и гуматы (соли гуминовых кислот).
Практическое использование торфа обусловлено его экологической безопасностью, доступностью и дешевизной.
Проведение сушки торфа перед его модификацией обусловлено спецификой взаимодействия модификатора - муравьиной кислоты с поверхностью твердой фазы. При взаимодействии с влажным торфом образование необратимой связи модификатора с твердой фазой (гуминовыми веществами) не происходит.
В физико-химическом обосновании способа лежит принцип изменения лиофильного баланса гуминовых
соединений торфа под воздействием кислой реакции среды НСООН, а также большим сродством НСООН к
активным (в сорбционном отношении) участкам поверхности торфа (энергия водородной связи НСООН = 15
ккал/моль, а Н2О - 5 ккал/моль), вследствие чего имеет место блокировка гидрофильных центров торфа молекулами НСООН, гидрофобизация сорбента.
Таким образом получаемый по заявляемому способу сорбент хорошо поглощает нефть и нефтепродукты
с поверхности воды и почвы, экологически безопасен и не требует больших энергозатрат на его получение.
Для осуществления способа используют устройство по А.с. СССР 1603159, МПК F26В 15/86, позволяющее вести сушку и модификацию торфа. Это значительно снижает энергозатраты на получение готового
продукта.
На фиг. 1 приведена схема установки для получения сорбента по заявляемому способу. Установка содержит камеру сушки и модификации материала 1 с рециркуляционным контуром, имеющим компрессор 2,
конденсатор 3, камеру 4 дросселирования сушильного агента, нагреватель 5.
Конденсатор 3 и камера 4 дросселирования сушильного агента имеют соответственно емкости 6 и 7 для
сброса конденсата. Конденсатор снабжен манометром 8, перед компрессором установлен трехходовой кран,
а перед ним манометр 10. Конденсатор 3 и камера 4 соединены между собой магистралью 11 с дроссельной
заслонкой 12 и установлены на нагнетательной ветви 13 рециркуляционного контура. Внутри камеры 1 предусмотрена решетка 14.
Получение сорбента на основе торфа на описанной установке по заявляемому способу ведут следующим
образом.
Камеру 1 заполняют торфом влажностью 40-50 %. После этого весь контур установки продувают горячим воздухом.
Дроссельной заслонкой 12 устанавливают давление в камере 1 от 1,5 до 5 атм. Затем запускают установку
и включают нагреватель 5. После достижения необходимой температуры материала нагреватель 5 отключают. Устройство может работать без подвода тепла извне за счет тепла конденсации пара в конденсаторе 3, а
также за счет перехода затрачиваемой в компрессоре 2 работы в теплоту. При необходимости нагреватель 5
периодически включают. Удаляемая из торфа влага в виде пара поступает в конденсатор 3. Здесь влага конденсируется, а теплоноситель поступает в камеру 4 дросселирования, где дополнительно удаляется влага.
Влага из конденсатора 3 и камеры 4 отводится в емкости 6 и 7. Сушка торфа ведется до окончания процесса
2
BY 3894 C1
конденсатообразования (W = 15-5 мас. %). После этого установку отключают и производят продувку сухого
торфа парами муравьиной кислоты. Готовую продукцию выгружают, а процесс повторяют снова.
Для определения сорбционной способности сорбента испытания выполнены на товарной нефти, которую
вливали (10 г) на поверхность воды в стакане. После чего из навески сорбента небольшими порциями его
рассыпали по поверхности загрязненной нефтью воды, периодически помешивая содержимое стакана стеклянной палочкой до полного поглощения нефти сорбентом. Взвешиванием определяли количество израсходованного сорбента, исходя из чего и был выполнен расчет поглотительной способности сорбентом нефти.
Для устранения влияния структуры сорбента на сорбционную способность его испытания выполнены в порошкообразном состоянии, т.е. сорбент подвергали тонкому измельчению в шаровой мельнице до размера
фракций d ≤. 0,25 мм. Результаты испытаний приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сорбент
Торф [Са(ОН)2 - 10 мас. %] аналог
Торф+C8H17NH3 5 мас. %- прототип
Торф+НСООН (С = 0,05 мас. %)
Торф+НСООН (С = 0,1 мас. %)
Торф+НСООН (С = 0,5 мас. %)
Торф+НСООН (С = 1,0 мас. %)
Торф+НСООН (С = 1,5 мас. %)
Влажность сорбента, мас. %
15
15
15
15
15
15
15
Емкость поглощения, г/г
0,8
1,8
0,9
2,1
2,9
3,1
3,0
Примечание: г/г - количество нефти в граммах, поглощенное одним граммом сорбента.
Из приведенных данных видно, что эффективность (поглотительная способность) сорбента, полученного
по предлагаемому методу, выше на 60 % по сравнению с сорбентом, полученным по способу - прототипу.
Для оценки технологических свойств сорбента его испытания были выполнены с позиций определения
устойчивости сорбента на водной поверхности после поглощения нефти. Для чего на поверхность воды в
стакане (на которую предварительно было вылито 10 г товарной нефти) вносили сорбент (10 г) в избытке и
определяли время оседания сорбента на дно стакана. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
Таблица 2
Сорбент
Влажность сорбента, мас. %
Торф [Са(ОН)2- 10 мас. %] аналог
Торф+C8H17NH3 (5 мас. %) прототип
Торф+НСООН (С = 0,05 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 0,1 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 0,5 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 1,0 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 1,5 мас. %.)
15
15
15
15
15
15
15
Время оседания сорбента с нефтью
на дно стакана, сут.
0,8
5
6
14
20
22
16
Из приведенных данных видно, что сорбент, полученный по предлагаемому способу, имеет более высокую устойчивость на водной поверхности после поглощения им нефти, чем прототип либо сорбент - аналог.
Устойчивость (плавучесть) сорбента является весьма важным фактором, поскольку чем больше время нахождения сорбента (после поглощения им нефти) на водной поверхности, тем полнее он может быть собран и
удален физическим методом, что уменьшает вероятность загрязнения нефтепродуктами окружающей среды.
Для оценки гидрофобных свойств сорбента, полученного по предлагаемому способу, были выполнены
эксперименты по оценке времени впитывания нефти в сорбент. Результаты экспериментов приведены в
табл. 3.
Из приведенных данных видно, что увеличение концентрации НСООН более 1,0 мас. %. приводит к увеличению времени впитывания капли нефти в пластинку прессованного сорбента. Кроме того, использование
более высоких доз модификатора экономически нецелесообразно из-за его высокой стоимости.
3
BY 3894 C1
Таблица 3
Сорбент
Торф [Са(ОН)2- 10 мас. %] аналог
Торф+НСООН (С = 0,05 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 0,1 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 0,5 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 1,0 мас. %.)
Торф+НСООН (С = 1,5 мас. %.)
Влажность, мас. %.
15
15
15
15
15
15
Время впитывания, мин
12,5
10,0
5,5
2,2
1,4
1,9
Таким образом концентрацию модификатора (НСООН) С = 1,0 мас. % следует считать предельной. При
концентрации НСООН С<0,1 мас. % эффект его модификации незначительный, т.е. нижней предельной концентрацией НСООН следует считать С = 0,1 мас. %.
По предлагаемому способу наработана партия сорбента и проведены испытания в производственных условиях, которые подтвердили эффективность сорбента.
Источники информации:
1. EP 007584 A1, 1983.
2. EP 0121613 A1, 1984.
3. SU 704903 A, 1979 (прототип).
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
119 Кб
Теги
патент, by3894
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа