АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕФТЕСОРБЕНТОВ ПРИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

На данный момент в России ежегодно добывается около 500 миллионов тонн нефти, из которых от 5 до 15 миллионов тонн теряется при добыче, транспортировке, а также при аварийных разливах нефти. В соответствии с законодательством Российской Федерации аварийные разливы нефти и нефтепродуктов являются чрезвычайными ситуациями и их последствия подлежат ликвидации. В данной работе были поставлены опыты для изучения эффективности сорбентов, как одних из самых распространенных средств для ликвидации загрязнения земель нефтью. Главным образом в работе описаны исследование характеристик искусственных нефтесорбентов, оценка возможности увеличения эффективности при нейтрализации аварийных разливов нефтепродуктов, а также возможность использования многократно нефтесорбент, что даст возможность уменьшить отходы используемых нефтесорбентов, что также является экономически выгодным.

Сахалин-один из крупнейших нефтедобывающих районов России. Однако наши добычи сопровождаются также существенными потерями, возникающие в процессе извлечения нефти из недр Земли. Наблюдается тенденция ежегодного увеличения утечек нефтепродуктов и количество аварийных разливов не пропорционально росту добычи, а существенно быстрее. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что в перспективе загрязнение нефтью будет только усиливаться. Неоспоримо, что загрязнения от разливов нефти наносят огромный ущерб биологическому равновесию окружающей среды. На рынке имеется большое количество сорбентов для сбора нефтепродуктов, но не каждый из них может обеспечить требуемую безопасность, удобство применения и качество. Как правило, утилизация производится через захоронение, сжигание или размещение на специальных полигонах. Сжигание возможно только сорбентов, которые, впитав в себя нефтепродукты, остались рассыпчатыми и не образовали сгустков.

Крупнейшие месторождения Сахалина находятся в северо-восточной части острова, на острове своеобразные природно-климатические условия, что осложняет использование легколетучих нефтесорбентов, так как на севере острова наблюдаются сильные ветра, а также характеризуется избыточным увлажнением не только атмосферного воздуха, но и заболачиванием почв. Использование естественных сорбентов таких как торфяные нефтесорбенты считается выгодным, но извлечение торфа и мха из болот будут способствовать нарушению или деградации болотных экосистем, что в свою очередь может повлечь за собой большие экологические проблемы, также существует проблема утилизации использованного нефтесорбента. Поэтому исследования являются актуальными для современной ситуации, так как в исследовательской работе используются волокнистые искусственные нефтесорбенты, которые могут быть использованы многократно-до 50 раз.

Целью проекта является повышение эффективности использования нефтесорбентов при нейтрализации аварийных разливов нефти, уменьшение затрат на закупку нефтесорбента, возможность многократного применения сорбентов нефти, уменьшение отходов, за счет многократной эксплуатации сорбентов, в перспективе использование метода вторичной переработки пластиковых бутылок, как исходный материал для производства искусственных нефтесорбентов, уменьшение загрязнений окружающей среды.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ нефтяных сорбентов используемых при нейтрализации аварийных разливов нефти в Сахалино-Курильском регионе на основе материала, имеющегося в лаборатории химии Технического Нефтегазового Института, выявить достоинства и недостатки использования волокнистых нефтесорбентов.

2. Выполнить экспериментальные исследования по выявлению эффективности нефтесорбции, сравнить сорбенты естественного и искусственного происхождений.

3. Предложить практические рекомендации по использованию нефтесорбентов при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов.

Для решения задач будут последовательно выполнены следующие действия:

1. Лабораторный эксперимент по нефтесорбции.

2.Лабораторный эксперимент по фиторекультивации т.е. работа с тест-индикаторным растением, которое показывает эффективность сорбции нефти, научное наблюдение.

3. На основе полученных результатов предложить практические рекомендации.

Эксперимент №1 «Изучение эффективности применения волокнистых нефтесорбентов»

• Период проведения эксперимента: с 8 по 20 мая 2018 г.
• Место: лаборатория общей химии ТНИ.
• Эксперимент проводился в три этапа:

  1) закладка эксперимента, имитация аварийного разлива нефти на почву;

  2) получение результатов;

  3) анализ полученных данных, составление выводов.

Рисунок 1.  Имитация разливов нефти нефтепродуктов и внесение волокнистых нефтесорбентов в чашечки Петри 

Рисунок 2. Извлечение насыщенных нефтью нефтесорбента​

Рисунок 3. Посев и всхожесть семян растения-индикатора (кресс-салат)

Рисунок 4. Всходы индикаторного растения​

Результаты эксперимента:

-индикаторное растение начало всходить на второй день в чашках разлива нефти и дизельного топлива;

- на четвертый день наблюдалась обильная схожесть семян на дизельном топливе и нефти, на бензине появились ростки;

-на шестой день обильная схожесть на всех чашках Петри;

-на восьмой день ростки в чашке с нефтью увяли, на дизельном топливе тоже поменяли цвет.

После эксперимента были произведены работы по сравнению результатов экспериментов, где имитация аварийного разлива нефти и нефтепродуктов были локализованы с помощью естественных и волокнистых сорбентов.

Рисунок 5. Состояние индикаторного растения на момент окончания эксперимента

Эксперимент №2 «Нейтрализация имитации аварийного разлива с помощью волокнистого нефтесорбента»

Рисунок 6. Эксперимент по ликвидации разлива нефти на воде 

На первой картине вы можете рассмотреть 2 пробирки с водой, для наглядного сравнения разницы. Далее был имитирован разлив нефти, после чего с помощью волокнистого нефтесорбента с поверхности воды была собрана нефть, как вы можете заметить результат, превосходит все ожидания.

Итак, в результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1) В настоящее время сорбенты представляют собой важный ресурс при реагировании на нефтеразливы. Сорбенты нефти включают широкое разнообразие органических, неорганических и синтетических продуктов, предназначенных для удаления нефти, которые свою очередь делятся по различным критериям.

2) Достоинства и недостатки волокнистых синтетических нефтесорбентов, важнейшими из который является: многократность использования; высокая сорбционная способность; механическая прочность; высокий эффект чистки; имеет достаточную смачивающую способность; соотношение по весу захваченной нефти и сорбента 40:1 в сравнении с соотношением 10:1 для органических продуктов; эффективны на более вязких нефтепродуктах; для изготовления таких сорбентов используется вторичное сырье; экономически выгодно; не извлекаются из экосистем; удобен в использовании, утилизация; универсальность; устойчив к повышенным ветрам.

3) В результате лабораторных экспериментов установлено: Экономически и экологически наиболее выгодным оказалось применение синтетических волокнистых сорбентов по сравнению с аналогами естественного происхождения.

Всхожесть семян растения-индикатора практически 100% для всех трех представленных образцов почвы, очищенных соответствующими нефтесорбентами, т.е этот метод сорбции эффективен, но при этом полностью очистить землю этим методом невозможно. Это говорит о том, что нужно не допускать аварийных разливов, но если разлив произошел нужно использование комплекса мер по рекультивации загрязненных почв.

4) В результате лабораторного эксперимента №2 установлено:

Волокнистый сорбент в эксперименте с имитацией разлива нефти на воде справился отлично, сорбент весом 1,053 грамм впитал в себя 5 мм нефтепродукта, после чего вес волокнистого нефтесорбента с нефтью составил 6,028 грамм. Так как этот способ считается многоразовым, этот способ не только эффективен, но и малозатратен.

Практические рекомендации:

• Фиторекультивацию мест аварийных разливов проводить не сразу, а спустя определенное время (от 1 до 3 месяцев)

• Использовать местные аборигенные растения.