Способ получения сорбента на основе торфа

01 20/30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ТОРФА(71) Заявители Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Институт проблем использования природных ресурсов и экологии НАН Беларуси Государственное научнопроизводственное малое предприятие ЭкоТех(73) Патентообладатель Государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(57) 1. Способ получения сорбента на основе торфа, включающий обработку торфа модификатором, и сушку до влажности не более 20 мас. , отличающийся тем, что в качестве модификатора используют диоксид углерода, а сушку осуществляют одновременно с обработкой модификатором. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при избыточном давлении диоксида углерода,равном 0,5-6 атм. Изобретение относится к способам получения сорбционных материалов для очистки поверхности воды и почвы от нефти, нефтепродуктов, масел и углеводородов. Известен способ получения сорбционного материала на основе торфа, заключающийся в сушке влажного торфяного сырья до влажности менее 10 мас. 1. Недостатком данного способа, полученного по известному способу, является невысокая сорбционная способность его по отношению к нефтепродуктам при сборе их с поверхности воды. Обусловлено это высокой природной гидрофильностью торфа, которые он сохраняет при высушивании. По технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению наиболее близок способ получения сорбента на основе торфа, включающий обработку торфа влажностью 10 солями амина при 20-90 С в течение 3-5 ч при периодическом перемешивании, фильтрацию избытка влаги и сушку моди 2606 1 фицированного торфа 2. Недостатком известного способа являются высокие энергозатраты на сушку влажного (80-90 мас. ) модификатора, т.е. солей аминов, а значит и сорбента, высокая его стоимость, наличие большого количества сточных вод, содержащих соляную кислоту. Задачей настоящего изобретения является разработка безотходного способа получения экологически безопасного дешевого сорбента, обеспечивающего высокую степень очистки сточных и загрязненных природных вод от нефти, нефтепродуктов, масел и углеводородов. Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем обработку торфа модификатором и сушку до влажности не более 20 мас. , в качестве модификатора используют диоксид углерода, а сушку осуществляют одновременно с обработкой модификатором. Процесс ведут при избыточном давлении диоксида углерода, равном 0,5-6 атм. 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. В физико-химическом обосновании способа лежит принцип изменения лиофильного баланса гуминовых соединений торфа под воздействием кислой реакции среды диоксида углерода (2), который во влажном материале(торфе) создает необходимые условия, не загрязняя при этом конечного продукта побочными соединениями, придавая ему необходимые гидрофобные свойства. Для осуществления способа используют устройство по авт.свид.1603159, кл. 26 В 15/06, позволяющее вести модификацию торфа и сушку одновременно. Это значительно снижает энергозатраты на получение готового продукта. Кроме того, одновременная модификация торфа и сушка в среде 2 исключает тепловые выбросы в окружающую среду, не дает никаких побочных продуктов. На фигуре приведена схема установки для получения сорбента по предлагаемому способу. Установка содержит камеру модификации и сушки материала 1 с рециркуляционным контуром , имеющим компрессор 2, конденсатор 3,камеру 4 дросселирования сушильного агента (2), нагреватель 5. Конденсатор 3 и камера 4 дросселирования сушильного агента (2) 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 ведут следующим образом. Камеру 1 заполняют торфом влажностью 40-50. После этого весь контур установки продувают диоксидом углерода до полного насыщения им торфа. Дроссельной заслонкой 12 устанавливают давление в камере от 0,5 до 6 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 модифицированного торфа влага в виде пара уносится диоксидом углерода и поступает в конденсатор 3. Здесь влага конденсируется, 2 поступает в камеру 4 дросселирования, где дополнительно удаляется влага, а 2 опять поступает в камеру 1. Влага из конденсатора 3 и дросселирующей камеры 4 отводится в емкости 6 и 7. Процесс ведут до влажности не более 18-20 , т.е. пока не прекратится отвод конденсата. После чего установка отключается и производится выгрузка готового продукта. Затем процесс повторяется снова. Для определения сорбционной способности сорбента испытания выполнены на товарной нефти, которую вливали (10 г) на поверхность воды в химическом стакане. После чего из навески сорбента небольшими порциями его рассыпали по поверхности загрязненной нефтью воды, периодически помешивая содержимое стакана стеклянной палочкой до тех пор, пока нефть полностью не поглощалась 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 фракции 0,25 мм. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Из приведенных данных видно, что эффективность (поглотительная способность) сорбента, полученного по предлагаемому методу, выше на 28 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 2606 1 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 1 Сорбент Торф Торф 8173 5 мас. (прототип) Торф 2 (при атм. давлении) Примечание г/г - количество нефти в граммах, поглощенное одним граммом сорбента. Таблица 2 Время оседания сорбента с нефтью на дно стакана, (сут) 8 14 2 5 Из приведенных данных видно, что сорбент, полученный по предлагаемому способу, имеет более высокую устойчивость на водной поверхности после поглощения им нефти, чем прототип, либо при сушке торфяного сырья в воздушной среде. 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 физическими методами, что уменьшает вероятность загрязнения нефтепродуктами окружающей среды. Для оценки гидрофобных свойств сорбента, полученного по предлагаемому способу, были выполнены эксперименты по оценке времени впитывания капли нефти в сорбент. Результаты эксперимента приведены в табл. 3. Таблица 3 Сорбент Торф (сушка в воздушной среде) Торф 2 (давление атм.) Торф 2 (давл. при 0,5 атм.) Торф 2 (давл. при 3 атм.) Торф 2 (давл. 6 атм.) Торф 2 (давл. 10 атм.) Из приведенных данных видно, что увеличение давления 2 в зоне модификации и сушки (камера 1) материала (торфа) более 6 атм не влечет снижения (т.е. уменьшения) времени впитывания нефти в сорбент,т.е. не увеличивает гидрофобности продукции. В связи с чем предельное давление 2 в зоне модификации и сушки принято равным 6 атм. По предлагаемому способу наработана партия сорбента и проведены испытания в производственных условиях, которые подтвердили эффективность сорбента. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.