Какие существуют виды сорбентов для сбора нефтепродуктов

Загрязнения посредством нефти и нефтепродуктов наносят значительный ущерб экологии. Эффективные и своевременны методы их очистки с поверхности воды и почвы в настоящее время очень актуальны. Одним из таких способов очистки является применение сорбентов. О них и пойдет речь в этой статье.

Общая характеристика и классификация

В настоящее время в мире для борьбы с нефтяными разливами применяется порядка двухсот видов сорбентов.

Сорбент для сбора нефтепродуктов

Они разделяются на следующие категории:

неорганические;
органические (природные);
органические минеральные;
синтетические.
Основными качественными характеристиками этих веществ являются:

нефтеёмкость;
степень гидрофобности;
показатель плавучести после впитывания нефти;
возможность удаления нефти из сорбента;
возможность регенерации сорбента;
утилизируемость.
Сорбент для сбора нефтепродуктов часто применяется в комплексе с механическими способами нефтесбора. При этом такие методы могут быть применены как до использования сорбентов, так и после него.

Эти вещества фиксируют нефть и предотвращают образование ею эмульсий.

Неорганические виды сорбентов
К таким веществам относятся:

№ Полезная информация
1 различные глины
2 рыхлые диатомитовые породы (например, кизельгур)
3 песок
4 различные виды цеолитов
5 пемза
6 туфы и так далее
Большую часть предлагаемых на рынке сорбентов этого типа составляют глины и диатомиты, поскольку они стоят недорого, а их производство возможно в больших объемах. Также популярностью пользуется песок, который в основном используется для сорбции разливов небольшой площади. Однако по экологическим соображениям применение сорбентов такого вида неэффективно.

Это связано с тем, что их нефтеёмкость находится на низком уровне (от 70 до 150 процентов при сорбции нефти). Кроме того, они не способны удерживать легкие нефтяные фракции, такие, как бензины, керосины и дизельные виды топлива. На воде их применение невозможно, поскольку они тонут вместе с нефтепродуктами, что, конечно, не решает проблему. Третьей причиной неэффективности неорганических сорбентов является их утилизация, единственными способами которой являются либо промывка водой с поверхностно-активными веществами, либо экстрагентами, либо их выжигание.

Органические (природные) и органоминеральные сорбенты для сбора нефтепродуктов
Сорбенты для нефтепродуктов этих типов считаются наиболее перспективными при ликвидации нефтепродуктовых загрязнений.

Сорбент для сбора нефтепродуктов
Гидрофобный сорбент для сбора нефтепродуктов

Чаще всего в качестве таких сорбентов используются:

древесная щепа;
опилки;
модифицированные торфы;
высушенные зерновые продукты;
шерсть;
макулатура.
Очень эффективный сорбент нефтепродуктов органического происхождения – это шерсть, которая своей нефтеёмкостью не уступает модифицированным торфам. Всего один килограмм шерстного сорбента способен впитать до 8-ми – 10-ти килограмм нефти. Кроме того, природная упругость дает возможность отжимать из неё большую часть легких нефтепродуктов.

К недостаткам шерстного сорбента относится то, что спустя несколько отжимов он пропитывается битумом, после чего его использование становится невозможным. Также существенными недостатками являются дороговизна шерсти, недостаток её количества и строгие требования, предъявляемые к условиям хранения (защита от насекомых и грызунов, способность к превращениям биохимического характера и так далее). Все это объясняет тот факт, что перспективным такой сорбент не считается.

Достаточно эффективным природным сорбентом для нефтепродуктов считаются отходы, остающиеся после производства льна.

В настоящее время их в основном утилизируют путем сжигания. Основное сырье для получения такого вида сорбирующего вещества, а также для получения активированного угля – это костра (жесткая часть стебля льна). В год на территории нашей страны получают около 195 тысяч тонн костры. Однако, необходимо разработать современные технологии получения из неё сорбента.

Хорошо и быстро впитывают нефтепродукты и сырую нефть опилки, однако влагу они впитывают еще лучше. В связи с этим возникает необходимость по окончании их глубокой сушки пропитывать опилки водоотталкивающими средствами (к примеру, жирными кислотами). Получаемое в результате такой пропитки покрытие обладает хорошими гидрофобными свойствами, что весьма важно для любых нефтяных сорбентов, однако, увы, оно весьма недолговечно.

Сорбент для сбора нефтепродуктов
Сорбент для сбора нефтепродуктов и жидких химических веществ

Аналогичная проблема характерна и для торфа, который по своей нефтеёмеости значительно превосходит опилки, а верховые торфы моховой группы впитывают нефть даже лучше, чем шерсть.

Описанные выше сорбенты применяются путем их ручного или механического рассева по поверхности разлива, а также рассеиванием над поверхностью с помощью пневмоустройств.

Затем пропитанный нефтепродуктами слой собирают и отправляют либо на компрессионный отжим с помощью центрифуги или фильтр-пресса, либо извлекают нефть с помощью термических методов, заключающихся в отгонка её летучих фракций нагревом сорбционного слоя в безвоздушном пространстве при температурах от 250-ти до 300 градусов Цельсия.

Компрессионные способы дешевле, но их использования приводит к нарушению структура сорбента, вследствие чего для обеспечения заданной нефтеёмкости в последующих применениях необходима большая кратность их регенерации.

Отработанные сорбенты, как правило, вывозятся на специальные свалки, либо формуются в топливные брикеты. Также их можно применять как смолосодержащие добавки в асфальтовых смесях или кровельных материалах. В качестве топлива можно использовать лишь естественные сорбенты органоминерального типа с низким показателем зольности.

Синтетические виды сорбентов
Применение таких материалов характерно для стран, в которых высоко развита нефтехимическая промышленность (США, Япония, некоторые страны ЕЭС). Их изготавливают, как правило, из волокон полипропилена путем формования в рулонные нетканые материалы с разной толщиной.

Также в качестве таких впитывающих материалов применяются полиуретаны в гранулированном и губчатом виде, а также формованные полиэтилены (с полимерными наполнителями) и прочие разновидности пластиков.

Сорбент для сбора нефтепродуктов
Волокнистый сорбент в форме полотна для сбора нефтепродуктов

Синтетические сорбционные фильтры можно применять при концентрации нефтепродуктов в стоках до одной тысячи миллиграмм на литр. Сточная вода отфильтровывается слоем синтетического материала, и тем самым освобождается от загрязнений.

После насыщения, синтетические сорбенты подвергают регенерации путем трехкратного механического сжатия с последующей промывкой при помощи воды. Нефтепродукты из пенополиуретановых частиц отжимаются специальными роликами, куда их доставляет транспортерная лента.