СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕЁМКОСТИ И ВЛАГОЕМКОСТИ СЫПУЧИХ СОРБЕНТОВ НА ДИЗЕЛЬНОМ ТОПЛИВЕ, КЕРОСИНЕ И БЕНЗИНЕ В ПРЕСНОЙ ВОДЕ.

Ключевые слова: сорбент, нефтеёмкость, влагоёмкость, дизельное топливо, бензин, керосин.

Проблема очистки твердой и водной поверхности, сточных вод от органических соединений, нефти, нефтепродуктов, ряда химических и нефтехимических производств являются одной из важных проблем охраны окружающей среды в связи с тем, что нефть и нефтепродукты наносят колоссальный вред окружающей среде.

Основной целью работы является оценка эффективности сыпучих сорбентов и уточнение их технических параметров в лабораторных условиях.

В ходе проведения опытов были определены основные характе­ристики сорбентов – нефтеёмкость и влагоемкость

Используемые материалы представлены адсорбентами (сорбент терморасщепленный графитовый – СТРГ, нефтесорбент торфяной – НСТ) – для которых характерен процесс поглощения путем обвола­кивания их поверхности, и абсорбентом (Биоматрикс) – для которого характерен диффузионный процесс поглощения всем своим объемом.

Использовалась стандартная методика [3].

Определение нефтеёмкости состояло в том, что в три емкости с прес­ной водой налили по 50 мл, 100 мл, 150 мл дизельного топлива - , взвесив, мы получили их массу соответственно 38,5 г ,77 г и 115,5 г, обозначив её . В каждую из емкостей добавили определенное коли­чество сорбента ( ), взвешенного на кальке ( ) и оставили на 15 минут.

После чего насыщенный сорбент собрали, взвесили, и поставили на стекание в течении 15 минут, далее снова взвесили и рассчитали массу собранного нефтепродукта и сорбционную емкость сорбента. Так же была рассчитана масса необходимого сорбента для полного поглощения нефтепродукта. На основе этих данных были составлены таблицы.

Таблица 1.

Определение нефтеёмкости сорбентов на дизельном топливе при +23 °С

Примечание: М_сорб – масса сорбента, М_дс – масса кальки с насыщенным сорбентом, М_Н – масса собранного нефтепродукта, С – сорбционная ёмкость.

По расчетным данным можно сделать вывод, что в пресной воде на дизельном топливе сорбционная способность СТРГ оказалась выше материалов, участвовавших в эксперименте и составила 1:17,35. НСТ показал наименьшую эффективность, его сорбционная способность оказалась не более 1:1,39. Нефтеемкость Биоматрикса равна 1:2,51.

Таблица 2.

Определение нефтеёмкости сорбентов на керосине при +23 °С

По представленным в таблице показателям можно сделать вывод, что в пресной воде на керосине сорбционная способность СТРГ оказалась выше, чем у других сорбентов, участвовавших в эксперименте и составила 1:17,00. Нефтеемкость Биоматрикса равна 1:3,46. НСТ же показал наименьшую эффективность в сравнении с СТРГ и Био­матриксом, его сорбционная способность оказалась не более 1:1,39.

Таблица 3.

Определение нефтеёмкости сорбентов на бензине при +23 °С

По представленным в таблице показателям можно сделать вывод, что в пресной воде на бензине сорбционная способность СТРГ оказалась выше, чем у других сорбентов, участвовавших в эксперименте и составила 1:10,05. Нефтеемкость Биоматрикса равна 1:1,06. НСТ же показал наименьшую эффективность в сравнении с СТРГ и Биоматриксом, его сорбционная способность оказалась не более 1:1,06.

Следующим этапом эксперимента является определения влаго­ёмкости сорбентов. Оценка влагоемкости проводилась также по стандартной методике:

Навески сорбента весом 5 г помещены в чашки разного диаметра, заполненные водой таким образом, чтобы в чашке самого большого диаметра слой сорбента составлял 3…5 мм. В следующих, с последовательно уменьшающимся диаметром, слой сорбента должен составлять 5…7 мм, 10 мм, 20 мм, 30 мм соответственно.

Через три часа сорбент извлечен из чашек и помещен в предварительно взвешенные стаканы. Стаканы с сорбентом взвешены на аналитических весах и определяют массу сырого сорбента.

Затем для определения влагоемкости были проведены расчеты по следующей формуле [3]:

                                         (2)

На основе полученных данных были составлены таблицы с усредненными показателями влагоемкости.

Таблица 4.

Результаты оценки влагоемкости в пресной воде при +23°С

Примечания: Буквенные обозначения в таблице: М - масса сухого сорбента, М_С - масса сырого сорбента, W – влагоемкость.

Таким образом, из представленных видов сорбентов самыми влагоустойчивыми оказался НСТ, его показатель равен 1:0,52. СТРГ в ходе исследования показал достаточно низкий показатель влагоустой­чивости. Однако в результате эксперимента установлено, что чем ниже показатель влагоемкости, тем эффективность сорбента выше.

Рассчитав данные, составим сравнительную таблицу со значениями нефтеёмкости и влагоемкости сорбентов в пресной воде на дизельном топливе, керосине и бензине и сравним показатели с паспортными данными.

Таблица 5.

Характеристика нефтеемкости и влагоемкости сорбентов в пресной воде на дизельном топливе, керосине и бензине при +23°С

На основе табличных данных была сделана сравнительная диаграмма нефтеемкости и влагоемкости сорбентов по трем видам топлива на рисунке 1.

Рисунок 1. Сравнительная диаграмма нефтеемкости сорбентов в пресной воде на дизельном топливе, керосине и бензине

По расчетным данным можно сделать вывод, что сорбционная способность СТРГ на дизельном топливе и керосине больше, чем у остальных и составила 1:17,35 и 1:17 соответственно, а влагоемкость равна 1:4,5. По двум видам топлива его показатели оказались выше представленных в паспорте, а данные по бензину оказались ниже. НСТ показал одинаковую эффективность с дизельным топливом и керосином, его сорбционная способность составила 1:1,39, так же как и предыдущий сорбент в лабораторных испытаниях показал результат выше, представленного в техническом документе по двум из трех видов топлива, данные влагоемкости составили 1:0,52. Сорбционная ёмкость Биоматрикса самая высокая на керосине и составила 1:3,46, а паспортные данные оказались выше лабораторных по отношению ко всем трем видам топлива, что касается показателя влагоемкости, ее величина равна 0,62.

Эффективность – это комплексный показатель, который включает в себя комплексную оценку таких характеристик сорбентов как нефтеёмкость и влагоёмкость.

Исходя из всех полученных данных, можно сделать вывод, что СТРГ является наиболее эффективным для всех видов светлых нефтепродуктов, с которыми были проведены испытания, так как влагоёмкость при всех испытаниях была значительно ниже показателей нефтеёмкости.

Далее, сравнивая между собой показатели Биоматрикса и НСТ, определено, что по двух показателям нефтеёмкость и влагоёмкость Биоматрикс показал наибольшую эффективность, как для дизельного топлива, так и для керосина и бензина, но в особенности для керосина, то есть соотношения между нефтеёмкостью и влагоёмкостью наиболь­шие. Для дизельного топлива показатели составили следующие значения, нефтеёмкость - 251, для керосина нефтеёмкость - 346, для бензина нефтеёмкость - 297, влагоёмкость во всех случаях равна 62. НСТ показал намного меньшую разницу в этих показателях, поэтому он считается менее эффективным.

Биоматрикс проявил себя, как наименее эффективный сорбент, так результаты испытаний показали, что его сорбционная емкость на использованных светлых нефтепродуктах ниже, чем у остальных сорбентов, и так же меньше заявленных в паспортных данных.

Список литературы:

1. Горожанкина Г.И. Сорбенты для сбора нефти: сравнительные характеристики и особенности применения / Г.И. Горожанкина, Л.И. Пинчукова. – М. Трубопроводный транспорт нефти, 2000. – С. 12–17.
2. Каменщиков Ф.А. Нефтяные сорбенты / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. – М. – Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2003. – 268 с.
3. Каменщиков Ф.А. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. - М. – Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2006. – 528 с.
4. Курносов А.Д. Защита внутренних водных путей и прибрежного шельфа морей от загрязнения нефтью и нефтепродуктами / А.Д. Курносов. – Новосибирск. Сибирское соглашение, 2005. – С. 94‑104.