книги / Нефтяные сорбенты

емкостью 800... 1000 мл, в которые затем добавляли нефть в ко­ личестве 0,5 мл, что соответствует 0,1 % уровню загрязнения. В варианты с сорбентами добавляли нужные концентрации «Реа1зогЬ» или активированного торфа.

Все исследования проводили в трехкратной повторности. Для установления влияния «Реа1зогЬ» и торфа на изменение ионного состава воды контрольная (нулевая) проба на содер­ жание загрязняющего агента взята из стаканов, содержащих сор­ бенты.

Эксперименты на моделях загрязненной воды проводили при комнатной температуре и естественном освещении. По мере испарения в емкости с исследуемой водой подливали водопро­ водную воду, поддерживая тем самым заданный (первоначаль­ ный) уровень в каждом сосуде.

Анализ исходного уровня загрязнения и дальнейший мо­ ниторинг процесса очистки модели воды от нефтяного загряз­ нения проводили в соответствии с общепринятыми методами. Общее содержание веществ, экстрагируемых хлороформом, со­ держание нефтепродуктов и содержание нафтеновых кислот определялось гравиметрическим методом.

Микробиологический контроль эксперимента состоял в учете числа жизнеспособных клеток в биопрепарате, в конт­ рольных и опытных сосудах на питательных средах - мясопептонный агар (МПА), мясопептонный бульон (МПБ) и среда «Раймонда» (для углеводородокисляющих бактерий) - посред­ ством метода предельных разведений.

Контроль за состоянием моделей воды в процессе очистки осуществляли визуально. Пробы на химический и микробио­ логический анализы, помимо «нулевой точки», отбирали через каждые 9 суток.

Варианты опыта с очисткой воды от нефтяного загряз­ нения.

0. Контроль - вода без загрязнения;

1. Контроль - вода + нефть;

2.Контроль - вода + нефть + соли (аборигены);

3.Опыт - вода + нефть + соли + «Родер»;

4.Контроль - вода + нефть + соли + «Реа^огЬ» (аборигены);

5.Опыт - вода + нефть + соли + торф + «Родер»;

6 . Контроль - вода + нефть + соли + торф (аборигены). Результаты эксперимента. Результаты анализа началь­

ного уровня загрязнения в нескольких вариантах опытов пред­ ставлены в таб. 5.60. Через 18 дней от начала постановки опы­ тов проведен первый визуальный контроль за состоянием про­ цесса очистки модели воды, загрязненной нефтью Елышковского месторождения (0,1 %).

Результаты визуальной оценки:

0.Вода - без изменений;

1.Вода + нефть - пленка нефти без изменений;

2.Вода + нефть + соли - пленка нефти без особых изменений;

3.Вода + нефть + «Родер» + соли - нефть сильно биодег­ радировала в виде вязкого комка, раствор мутный, на поверх­ ности слабая радужная пленка;

4.Вода + нефть + «Реа1зогЬ» + соли - нефть вся адсорби­ рована на частичках мха, часть частиц мха с нефтью упала на дно стакана. Раствор слегка мутный;

5.Вода + нефть + торф + «Родер» + соли - нефть отсут­ ствует, т.к. вся адсорбировалась на мхе и почти вся опустилась на дно сосуда. На стенках сосуда пленка нефти как бы «присох­ ла» в виде тончайшей пленки и не смывается при взбалтыва­ нии раствора. На поверхности водного зеркала радужная плен­ ка, раствор мутный;

6. Вода + нефть + соли + торф - нефть вся адсорбирова­ лась на крупинках торфа, больше половины крупинок торфа с нефтью осели на дно. Раствор слабомутный.

В результате проведенных исследований установлено, что биопрепарат «Родер» показал хорошую биодеградирующую ак­ тивность, особенно с иммобилизированием бактериальных куль­ тур на торфяной основе.

Культуры микроорганизмов, используемые для иммобилизирования сорбентов. Для иммобилизирования сорбентов используют различные бактериальные культуры выделенных природных штаммов, способных к микробиологической дегра-

Таблица 5.60 Очистка модели воды от нефтепродуктов

дации нефтяных углеводородов. Бактерии представлены как липофильными, так и гидрофильными культурами, а также дрожжевыми клетками. Перечень некоторых штаммов приве­ ден в табл. 5.61.

ГЛАВА 6

ПРОМЫШЛЕННО ВЫПУСКАЕМЫЕ СОРБЕНТЫ

6.1. Рекламные иллюзии и реальные перспективы применения нефтяных сорбентов

В настоящее время более 300 компаний в мире производят (или, по крайней мере, заявляют о такой возможности) различ­ ные сорбенты, но на рынке известны несколько десятков наиме­ нований [55]. В РФ количество производителей сорбентов неук­ лонно увеличивается, формируется и рынок сорбентов. Посколь­ ку Российские сорбенты зачастую дешевле зарубежных и по нефтеемкости тоже не уступают зарубежным, то соблазн в их приоб­ ретении велик. Однако не следует забывать, что предлагаемый продукт не всегда соответствует его характеристике.

Нам представляются полезными некоторые соображения, высказанные нашими ведущими специалистами в области борь­ бы с нефтезагрязнениями В.Ж. Аренсом и О.М. Гридиным по по­ воду рекламных иллюзий и реальных перспектив применения не­ фтяных сорбентов [55]. Вот некоторые из них.

Прежде чем принять решение о приобретении и использова­ нии сорбентов, необходимо ответить на несколько вопросов.

1. Первый из них —нужны ли они в данной ситуации? Часто от сорбентов ждут решения абсолютно всех проблем по очистке нефтезагрязненной среды. А это далеко не так. Сорбенты пред­ назначены для достаточно тонких стадий очистки, а также там, где по различным причинам неприменимы другие средства. На­ пример, если у вас образовалась лужа нефтепродукта толщиной в полмегра, то сыпать в нее сорбент, конечно, можно, но с таким же успехом туда можно сыпать потраченные на сорбент деньги. Лег­ че откачать этот слой обычным насосом или вакуумным сборщи­ ком. Слои нефтепродукта на воде толщиной более 1 мм эффек­

тивно устраняются адгезионными нефтесборщиками - скимме­ рами различных конструкций.

Предварительную очистку объема сточных вод можно успешно произвести отстоем, гидродинамической сепарацией, флотацией. Бесполезно сразу сыпать сорбент на пропитанный нефтепродук­ том грунт. Грунт и сам обладает некоторыми сорбционными свой­ ствами, поэтому он не «отдаст» поглощенный продукт другому сорбенту без специальных мероприятий.

2. Если вы убедились, что имеющимися в вашем распоряже­ нии средствами задачу не решить и необходимо приобретать сор­ бент, то необходимо ответить на второй вопрос - что делать с сорбентом после ликвидации разлива, то есть как его утилизиро вать? Многие производители либо замалчивают вопрос об утили­ зации использованного сорбента, либо обещают его многократное использование и легкую утилизацию разными способами. Прак­ тика показывает, что все не так просто.

Во-первых, многократноеиспользование сорбента возможно толь­ ко при поглощении относительно чистой фракции нефтепродукта сор­ бентом с высокой упругостью. Обычно после двух-трех отжимов ем­ кость сорбента значительно уменьшается, так как его поры забивают­ ся грязью и тяжелыми фракциями, структура необратимо деформи­ руется и снова приходится решать вопрос, что делать дальше.

Во-вторых, часто рекомендуемое сжигание отработанного сор­ бента неприменимо к минеральным сорбентам и, с большими ого­ ворками, применимо к синтетическим, но только в специальных топках при высокой температуре, чтобы избежать образования токсичных продуктов.

В-третьих, самый простой способ утилизации - вывезти сорбент на свалку или отдать дорожникам - часто оказывается связанным с неожиданными трудностями, особенно в больших городах. Почти ни одна свалка, дорожащая лицензией на свою деятельность, не примет сорбент с нефтепродуктом, если у нее нет специальной технологии его захоронения. Особенно это относится к синтетическим сорбентам, ко­ торые, как правило, бионеразложимы и будут годами спокойно ле­ жать радом с полиэтиленовыми бутылками и пакетами - бичами со­ временных свалок Дорожники и мастера по изготовлению кровель также далеко не всегда возьмут вашу «замазученную» смесь без испы­

таний. У них своя отработанная технология, и связываться с новыми добавками, причем поставляемыми нерегулярно, они да>йе за деньги захотят лишь с большим трудом. Несколько проще происходит ути­ лизация сорбентовиз природного органическогосырья, ихможносжечь или подвергнуть ускоренному биоразложению при добавлении изве­ стных коммерческих биопрепаратов.

3. После выбора приемлемого способа утилизации можно выбрать и сам сорбент. Основным критерием при этом должно быть соотношение «цена/нефтеемкость», причем к цене сорбента необходимо прибавить затраты на его доставку, складирование, применение, удаление и уже упомянутую утилизацию. Не спеши­ те сразу увлекаться цифрами гигантской нефтеемкости. Здесь есть свои особенности.

Емкость поглощения по нефти (нефтеемкосгь) является, несом­ ненно, одной из важнейших характеристик нефтяных сорбентов. Она может быть выражена различными способами - как отношение мас­ сы поглощенной нефти к массе сорбента, как соответствующее отно­ шение объемов или как смешанное отношение. Совершенно очевид­ но, что любая пористая структура не может вместить объем жидкости, превосходящий объем пор. Даже если учесть некоторое набухание сорбента и возможность удержания определенного количества жид­ кости внешней поверхностью, объемная нефтеемкосгьдаже самыхвы­ сокопористых сорбентов близка к единице, то есть если вам необходи­ мо удалить кубометр нефтепродукта, то для этого в любом случае нужно не менее кубометра готового сорбента.

При использовании объемных характеристик различие между сорбентами по емкости будет выражаться десятыми и сотыми доля­ ми, что невыгодно для рекламы. Поэтому все без исключения производители предпочитают выражать емкость через соотношение масс. Тогда, чем легче сорбент, тем больше это соотношение, которое может достигать нескольких десятков. Эти цифры поражают вооб­ ражение потенциального покупателя, и он не сразу соображает, что для перевозки и хранения такого легкого продукта важны кубомет­ ры, а не тонны. К тому же слишком легкий сорбент легко слеживает­ ся и разлетается при малейшем ветре.

Следующая рекламная хитрость состоит в том, что емкость поглощения бывает статическая (максимальная) и динамическая

(в реальных условиях). Если первая определяется при погруже­ нии сорбента в чистый нефтепродукт, то вторая зависит от тол­ щины пленки, наличия воды и массы других факторов и обычно значительно ниже. Разумеется, в рекламе указывается статичес­ кая емкость поглощения. Практика показывает, что при удалении тонких пленок нефти с поверхности воды рекламные различия между сорбентами весьма ощутимо стираются и на первый план выдвигаются другие показатели - стоимость, плавучесть, удоб­ ство применения и утилизации.

Еще одна рекламная уловка основана на том, что емкость по­ глощения (по массе) весьма сильно зависит от вязкости нефте­ продукта, поэтому ее чаще всего измеряют на сырой нефти, а не на бензине и дизельном топливе. У производителей есть, конечно, дан­ ные по поглощению разных продуктов, но в рекламу идет только одна, естественно, максимальная. Для большей убедительности иногда приводится список «чужих» сорбентов - якобы аналогов, которые нетрудно умело подобрать из существующих, тем более, что справочников по сорбентам у нас пока не выпускают и по­ требителю остается целиком полагаться на.рекламу.

4 После того как произведен выбор ряда наиболее приемлемых с точки зрения емкости и утилизации, сорбентов, необходимо конкре­ тизировать условия их планируемого применения. Недобросовестные компании, которые желают «побыстрее» избавиться от нефтяных пя­ тен на воде, а состояние дна при этом их не интересует, используют самые дешевые минеральные сорбенты (примерно 70 %применяемых в мире нефтяных сорбентов —это высушенная высокопористая гли­ на). Такие сорбенты быстро тонут с поглощенной нефтью, на некото­ рое время скрывая загрязнение, но понемногу нефть снова всплывает (хотя уже и в.меньших объемах). Таким «пакостникам» остается по­ желать скорейшей встречи сэкологическим инспектором. Данные сор­ бенты с низкой плавучестью без опаски можно использовать при раз­ ливах нефтепродуктов на твердой поверхности - на асфальте, в про­ мышленном цеху и тд. На воде необходимо использовать плавучие сорбенты, причем запаса плавучести должно хватать для завершения всех операций по очистке поверхности и сбору отработанного сорбен­ та. Плавучесть определяется, как правило, наличием в сорбенте зак­ рытых пор с защемленным воздухом и необязательно соответствует

гидрофобности, то естьводоотталкивающим свойствамсорбента.Даже самые, по своей природе, гидрофобные синтетические сорбенты вмес­ те с нефтью впитывают и влагу, связанную с пленкой нефти силами межмодекулярнош взаимодействия.

5. Помимо основного достоинства - быстро и избирательно впи­ тывать нефтепродукты, удерживая их длительное время, - некото­ рые типы сорбентов могут иметь специальные свойства, полезные для решения ряда практических задач: например, биосорбенты со­ держат иммобилизованные микробиологические культуры, в резуль­ тате деятельности которых разложение нефтепродуктов до простей­ ших соединений происходит намного быстрее, чем в природе. При этом необходимо учитывать, что при температуре ниже +5 °С раз­ множение микроорганизмов практически останавливается, так что биосорбенты в зимних условиях без специального подогрева непри­ менимы. Кроме того, большинство используемых биопрепаратов требуют дополнительного введения в систему иных элементов пита­ ния, кроме углеводородов, и, прежде всего, азота, фосфора и калия. Биопрепараты действуют медленно, поэтому не стоит ждать мгно­ венного волшебного исчезновения всех загрязнений. Тем не менее биоразложение практически решает вопрос утилизации сорбентов, что существенно упрощает их применение.

Сорбенты с магнитными свойствами удобны для использования в труднодоступных местах, так как они легко извлекаются из воды любыми магнитнымиловушками напостоянныхмагнитахилиэлектро­ магнитах. Сорбенты, содержащие ПАВ, эффективны при ликвидации очень тонких пленок нефтепродуктов. Некоторые сорбенты могут со­ держать реагенты-отвердители нефти, что упрощает сбор загрязнений (при этом необходимо учесть, что ряд реагентов-отвердигелей очень токсичны). Семейство сорбентов со специальными свойствами быст­ ро расширяется, но всякое новое качество, как правило, требует до­ полнительных затрат и повышает цену продукта

6 . Для практического использования сорбентов часто бывает важно, в каком виде представлены эти сорбенты - в дисперсном (порошки, крошка, гранулы) или формованном (рулонный мате­ риал, маты, салфетки, боны). Формованные сорбенты удобнее наносить на поверхность и убирать, но труднее утилизировать (они, большей частью, синтетические). К тому же трудно заранее подо­

брать толщину сорбирующей ткани, соответствующую неизвестно какой толщине нефтяной пленки. Поэтому КПД использования формованных сорбентов невысок. Дисперсные сорбенты можно наносить на поверхность в желаемом количестве, но за это прихо­ дится расплачиваться трудностями с их распылением и сбором и заранее мириться с неизбежными потерями за счет потери части сорбента в ветреную погоду.

Использование любых сорбентов требует некоторого миниму­ ма вспомогательного оборудования. Для рулонных сорбентов это барабаны и отжимные валки, для дисперсных - пневматические, механические или гидравлические распылители, различных форм сачки и сети для сбора, емкости для хранения собранного конгло­ мерата В принципе, на любом предприятии такие устройства можно изготовить, но это необходимо сделать заранее, чтобы сорбенты по­ степенно не портились на складе. Серийно такое оборудование не производится, а консультацию по изготовлению могут дать многие фирмы, имеющие опыт применения сорбентов.

Разные сорбенты требуют и разных условий хранения - гер­ метичных или нет, в высоких или низких штабелях, различны и классы пожароопасности сорбентов. Поэтому необходимо требо­ вать от изготовителей рекомендации не только по применению, но и по хранению сорбентов.

Не ставя под сомнение добросовестность производителя сор­ бентов и точность рекламы, все же не лишним бывает сделать простейшие тесты, приобретя пробные партии двух-трех разных сорбентов. К тому же условия массового производства могут весьма отличаться от опытных (на которых базируется реклама), и, вслед­ ствие этого, возможны значительные отклонения от утвержден­ ных технических условий. При проведении тестов станет ясно, о чем умалчивала реклама.

Такие вопросы могут появиться у промысловых работников и экологов, по роду своей деятельности обязанных заниматься удалени­ ем нефтяных загрязнений. Однако всё не настолько сложно, кшс ка­ жется на первый взгляд, но для того, чтобы рекламные обольщения не сменились разочарованием, которое распространяется с «провинив­ шегося» образца на все славное племя нефтяных сорбентов, необходи­ мо как можно болеечетко представлять ихвозможности. Рынок сорбен­