Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО СОРБЕНТА

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки водных сред и твердых поверхностей от нефти и нефтепродуктов и других углеводородных продуктов.

Известен способ получения магнитного композиционного сорбента [RU 2547496, 10.04.2015]. Полученный продукт содержит в своем составе магнитный наполнитель, и обладает магнитными свойствами и повышенной сорбционной емкостью.

Однако известный композиционный сорбент предназначен в основном для сбора (удаления) тяжелых металлов и радионуклидов в загрязненных средах.

Найден способ получения графитового сорбента [RU 2134155, 10.08.1999], включающий использование для создания магнитного сорбента графита и органической жидкости.

Недостатками указанного способа является потенциальная опасность используемых органических жидкостей для живых организмов водоемов и почв, а также дороговизна основного компонента - графита.

Известен также способ получения сорбента с магнитными свойствами для сбора нефтепродуктов с водной поверхности [RU 2518586, 10.06.2014]. Полученный продукт обладает магнитными свойствами за счет включения в его состав железосодержащих отходов металлургического производства.

Недостатком этого способа является низкая сорбционная емкость сорбента, наличие в составе сорбента ПАВ, что может привести к вторичному загрязнению водной поверхности.

Существует другой способ получения порошкообразного магнитного сорбента для сбора нефти, масел и других углеводородов [RU 2462303, 27.09.2012], включающий применение ферромагнетиков железной руды в виде Fe₃O₄ и/или Fe₂O₃.

Недостатком этого способа является применение сорбента в порошкообразном виде из-за чего возможно запыление атмосферы, а также низкая сорбционная емкость сорбента.

Известен способ магнитной конгломерации нефтяных загрязнений водной поверхности и устройство для его реализации [RU 2000119194, 10.07.2002], который включает смешение углеродсодержащего сырья с магнитными наполнителями, карбонизацию в интервале температур 400-800°С.

Недостатком известного технического решения, является применение карбонизата опилок в качестве углеродной части магнитного сорбента. Наличие мелких пылящих частиц в полученном сорбенте может вызвать запыленность атмосферы над очищаемой поверхностью, что затрудняет дальнейшую работу и опасно с точки зрения экологии.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому по совокупности признаков является способ [Квашевая Е.А., Ушакова Е.С. Применение высокодисперсных коллоидов ферромагнетиков для повышения эффективности действия сорбентов жидких углеводородов // Сборник материалов Международной научно-практической конференции "Современные тенденции развития науки и производства". - Кемерово, 2014. - С. 59-62], включающий смешение углеродсодержащего сырья (древесных отходов) со связующим (отходами животноводческих предприятий), гранулирование, карбонизацию и смешение с магнетитом.

Недостатком указанного технического решения, принятого за прототип, является нанесение магнетита на готовый немагнитный сорбент, что, во-первых, способствует закупориванию магнетитом части внешних пор, имеющихся в немагнитном сорбенте; во-вторых, при механическом воздействии на намагниченный сорбент магнетит отшелушивается, что может создать при нанесении запыленность атмосферы, а при попадании в водоем загрязнение дна за счет оседания (плотность магнетита не ниже 4900 кг/м³).

Задачей изобретения является получение гранулированного магнитного сорбента для очистки водных сред и твердых поверхностей от нефти и нефтепродуктов и других углеводородных продуктов.

Технический результат заявляемого изобретения - в увеличении нефтеемкости и плавучести магнитного сорбента; уменьшения вторичного негативного влияния сорбента на окружающую среду; расширении сырьевой базы для получении магнитных сорбентов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения магнитного сорбента, включающем смешение древесных отходов в виде опилок, стружки, пыли или угольных и коксовых отходов в виде шлама, мелочи, пыли со связующим, представляющим собой навоз, или помет, или активный ил, взятые в исходном состоянии или после анаэробного сбраживания с магнетитом и карбонизацию в интервале температур 400-800°С, согласно изобретению исходные компоненты предварительно смешивают, гранулируют, после чего подвергают карбонизации.

Увеличение плавучести и нефтеемкости готового продукта достигается нахождением магнетита не на поверхности магнитного сорбента, а внутри карбонизированного углеродсодержащего материала, который по природе имеет сродство с углеводородными материалами (нефтью, маслами и т.д.) и при этом гидрофобен. Так как магнетит располагается внутри гранулы магнитного сорбента, то не может вызвать при отшелушивании запыленность атмосферы и загрязнение дна водоема, следовательно, уменьшается вторичное негативное влияние сорбента на окружающую среду. Расширение сырьевой базы для получения магнитного сорбента достигается возможностью применения не только древесных отходов в виде опилок, стружки, пыли, а также угольных и коксовых отходы в виде шлама, мелочи, пыли, а в качестве связующего - навоз, или помет, или активный ил, взятые в исходном состоянии или после анаэробного сбраживания.

Предлагаемый способ заключается в том, что древесные отходы в виде опилок, стружки, пыли, а также угольные и коксовые отходы в виде шлама, мелочи, пыли смешивают с магнетитом, полученным различными методами, и связующим (навоз, или помет, или активный ил, взятые в исходном состоянии или после анаэробного сбраживания), гранулируют и карбонизируют при температуре 400-800°С.

Примерами применения предлагаемого способа может служить:

Пример 1. 60 г опилок тщательно смешивали с 5 г магнетита, после чего вводили 40 г остатка после анаэробного сбраживания навоза крупного рогатого скота. Смесь гранулировали до размера 2-10 мм, высушивали в электросушильном шкафу. Полученные сухие гранулы карбонизировали в собственной атмосфере при температуре 600°С в течение 30 минут. Выход магнитного сорбента составил 63,7 мас.%, нефтеемкость 4,3 г/г, плавучесть более 7 дней.

Пример 2. 7 г древесной пыли перемешивали с 12 г магнетита, полученного по реакции Элмора смешением сульфата железа(II) и хлорида железа(III) в среде гидроксида аммония. В полученную смесь вводили 50 г активного ила городских очистных сооружений и направляли на грануляцию для получения гранул 10-20 мм. После сушки гранулы карбонизировали при температуре 500°С в течение 60 минут. Выход продукта составил 82,5 мас.%, нефтеемкость равна 6,2 г/г при плавучести более 5 дней.

Пример 3. 10 г коксовой пыли и 7 г магнетита смешивали с 40 г остатка после анаэробного сбраживания птичьего помета и гранулировали с получением гранул 5-10 мм. После сушки гранулы карбонизировали при температуре 400-500°С в течение 30 минут. Выход продукта составил 90,0 мас.%, нефтеемкость равна 6,0 г/г при плавучести более 5 дней.

Пример 4. 10 г угольной мелочи пыли и 5 г магнетита смешивали с 40 г остатка после анаэробного сбраживания навоза крупного рогатого скота и 20 г птичьего помета. В результате гранулирования получаем гранулы 10-20 мм, которые после сушки направляли на карбонизацию при температуре 700-800°С в течение 0 минут. Средний выход продукта составил 75,3 мас.%, нефтеемкость равна 5,5 г/г при плавучести более 7 дней.

Заявляемый способ позволяет получить из широкого ассортимента сырья магнитный сорбент с повышенными характеристика нефтеемкости и плавучести, который при очистке водных сред и твердых поверхностей от нефти и нефтепродуктов и других углеводородных продуктов, не оказывает вторичного негативного влияния на окружающую среду.