Разработка сорбента с магнитными свойствами на основе оксидов железа и отходов металлургического производства для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов

• Автор: Флорес Ариас Мария Мелисса
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Аналитический обзор литературных источников

1.1. Сорбционные методы удаления нефтепродуктов.

1.2. Классификация сорбентов

1.2.1. Использование неорганических сорбентов

для удаления нефтепродуктов

1.3. Магнитные сорбенты

1.3.1. Синтез пористых ферритов с применением

выгорающих добавок.

1.3.2. Неорганические магнитонаполненные адсорбенты.

1.3.3. Углеминеральные магнитные сорбенты
1.4. Основы сорбционной технологии.
1.4.1. Сорбция из водных растворов.
1.4.2. Изотермы адсорбции
1.5. Магнитная жидкость как коллоидная система.
1.6. Гидрофобная поверхность для сорбентов.
1.7. Классификация существующих методов для
сбора и извлечения нефтепродуктов.
2. Объекты и методы исследования.
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Немагнитные компоненты
2.1.1.1. Характеристики электросталеплавильного
шлака ОАО ОЭМК
2.1.1.2. Характеристики отхода мокрой магнитной
сепарации ОММС Лебединского ГОК
2.1.2. Магнитные компоненты
2.1.2.1. Характеристики железорудного концентрата
Лебединского ГОК.
2.1.2.2. Характеристики синтезированного магнетита.
2.2. Определение дисперсного состава компонентов адсорбента
2.3. Методы исследования.
2.3.1. Синтез магнитного материала.
2.3.2. Определение насыпной плотности
2.3.3. Определение водопоглощения сорбента.
2.3.4. Определение нефтеемкости сорбента
2.3.5. Определение плавучести сорбентов
2.3.6. Определение суммарного объема пор сорбента
2.3.7. Определение фракционного состава
сыпучих объектов исследования.
2.3.8. Рентгеновский фазовый анализ.
2.3.9. Аналитическая сканирующая электронная микроскопия
2.3 Определение удельной поверхности
2.3 Определение краевого угла смачивания
2.3 Определение адсорбционной емкости сорбента
2.3 Метод определения процента отжатой фракции
2.3.,Определение возможности регенерации сорбента.
2.3 Определение гранулометрии веществ.
Выводы к главе
3. Результаты экспериментальных исследований и
их обсуждение.
3.1. Структурные характеристики исследуемых компонентов.
3.1.1. Определение минералогического состава компонентов
3.1.2. Определение удельной поверхности и пористости
исследуемых компонентов.
3.2. Определение коллоиднохимических характеристик
исследуемых компонентов и комплексных адсорбентов.
3.2.1. Изучение поверхностной энергии.
3.2.1.1. Определение смачивания на поверхности сорбентов исследуемых компонентов и комплексных адсорбентов
3.3. Определение магнитной восприимчивости
3.3.1. Определение оптимальных составов
комплексных адсорбентов.
3.4. Адсорбционные свойства адсорбентов.
3.4.1. Влияние гидрофобизации на адсорбционную емкость
3.5. Определение удельной поверхности и пористости
комплексных адсорбентов.
3.5.1. Процесс адсорбции нефтепродуктов комплексными адсорбентами.
3.6. Определение нефтеемкости комплексных адсорбентов.
3.7. Исследование процесса регенерации сорбентов
Выводы к главе.
4. Технологии получения и применения адсорбента
4.1. Расчт и подбор оборудования для синтеза
магнитного адсорбента.
4.1.1. Расчт расходного бункера сыпучего материала.
4.1.2. Расчт расходной емкости для силиконового
гидрофобизатора
4.1.3. Подбор дозаторного устройства
4.1.4. Расчет ленточного конвейера
4.1.5. Расчет двухвального лопастного смесителя СМ 0.
4.1.6. Расчт винтового конвейера.
Выводы к главе
5. Расчет предотвращенного экологического ущерба
5.1. Расчет себестоимости комплексного сорбента.
5.1.1. Расчт затрат на ликвидацию нефтяного пятна
с поверхности воды
5.2. Расчет величины предотвращенного экологического ущерба.
Выводы к главе
Список используемой литературы


Одним из важнейших показателей сорбента является возможность регенерации, простота утилизации, максимально достижимая остаточная концентрация нефти. Основными достоинствами нефтяных сорбентов являются экологическая безопасность, гггирокая сырьевая база, высокая гидрофобность и нефтеемкость при сравнительно низкой стоимости . К неорганическим сорбентам для поглощения нефти и ее компонентов относятся различные виды глин, диатомитовые породы главным образом рыхлый диатомит кизельгур, песок, цеолиты, туфы, пемза и т. Именно глина и диатомиты составляют большую часть товара на рынке сорбентов в силу их низкой стоимости и возможности крупнотоннажного производства. Сюда же можно отнести и песок, используемый для засыпки небольших разливов нефти и нефтепродуктов. Прежде всего, они имеют низкую емкость и слабо удерживают легкие фракции типа бензина, керосина, дизельного топлива. При ликвидации разливов нефти на воде неорганические сорбенты тонут вместе с нефтью, не решая проблемы очистки воды от загрязнений. Наконец, практически единственными методами утилизации этих сорбентов является их промывка экстрагентами или водой с ПАВ, а также выжигание ,. Синтетические сорбирующие средства чаще всего получают на основе карбамидформальдегидных смол, поливинилхлорида, нейлона, лавсана, нитрона, полипропилена, а также природных и синтетических латексов, каучуков и резины, выполненных в виде порошка, волокнистого материала, различных пенопластов . Некоторые существующие способы гидрофобизации для волокнистых материалов достаточно сложны, в технологическом процессе в значительных количествах используются легковоспламеняющиеся растворители, повышающие иожаровзрывоопасность процессов. Существенным недостатком большинства волокнистых сорбентов является сток части сорбированных нефтепродуктов в некоторых случаях до при извлечении сорбента с поверхности воды. Синтетические нефтесорбенты используются в странах с высокоразвитой нефтехимической промышленностью США, страны ЕС, Япония. Чаще всего их изготовляют из полипропиленовых волокон, формируемых в нетканные рулонные материалы разной толщины. Кроме того, используют полиуретан в губчатом или гранулированном виде, формованный полиэтилен с полимерными наполнителями и другие виды пластиков. В то же время применение их в виде тонких порошков для повышения эффективности использования на тонких пленках недопустимо изза опасности канцерогенных заболеваний. Природные органические и органоминеральные сорбенты являются перспективным видом сорбентов для ликвидации нефтяных загрязнений. Чаше всего применяют древесную щепу и опилки, модифицированный торф, высушенные зернопродукты, шерсть, макулатуру. Одним из лучших природных сорбентов, сопоставимым по своей нефтеемкости с модифицированным торфом, является шерсть. Она может поглотить до 8 тонн нефти на тонну своей массы, при этом природная упругость шерсти позволяет отжать большую часть легких фракций нефти . Однако после нескольких таких отжимов шерсть сваливается в битумизированный войлок и становится непригодной для использования. Высокая цена шерсти, недостаточное ее количество и строгие требования к хранению шерсть очень привлекает грызунов, насекомых, претерпевает биохимические превращения не позволяют считать ее скольконибудь перспективным массовым нефтяным сорбентом. Кроме того, природные органические сорбенты значительно уступают неорганическим и синтетическим сорбентам по сорбирующей способности. Однако их применение связано с необходимостью доставки к месту локализации их большого количества, что влияет как на конечную стоимость, так и на время начало работ. Немаловажным фактором является и их ограниченная плавучесть, значительно уступающая плавучести неорганических и синтетических сорбентов. Применение нефтесорбентов при отрицательных температурах дополнительно затрудняется эффектом парения открытой водной поверхности. Пары воды проникают в поры адсорбента сверху, двигаясь навстречу сорбированной нефти. При этом они быстро конденсируются и замерзают, закрывая доступ нефтяным загрязнениям вглубь адсорбента.