RU2148025C1 - Appliance for removing crude oil and petroleum products from surface of water - Google Patents

Abstract

FIELD: oil pollution removal. SUBSTANCE: appliance represents plate made from composition containing, wt.pts: rubber crumb, 100; powdered polyethylene, 15-25; and additionally pulped fibrous cellulose material, 10-30. . EFFECT: enhanced oil sorption efficiency and avoided hard-to-manufacture two-layer structure. 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано в нефтяной и других отраслях промышленности для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, а также для ликвидации аварий и экологических катастроф, возникающих при разливе нефти из танкеров, нефтепроводов и нефтехранилищ. The invention relates to the field of water purification and can be used in the oil and other industries for the collection of petroleum products from the water surface, as well as for the elimination of accidents and environmental disasters that occur during oil spills from tankers, pipelines and oil storage facilities.

Известно использование специальных установок для сбора нефти (Пат. 2036158 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/40, E 02 В 15/04, БИ, 1995, N 15). It is known to use special installations for collecting oil (Pat. 2036158 RF, MKI 6 C 02 F 1/40, E 02 B 15/04, BI, 1995, N 15).

Однако использование установок не дает необходимой степени очистки воды или экономически нецелесообразно. However, the use of installations does not provide the necessary degree of water purification or is not economically feasible.

Известен сорбент для очистки воды от нефти на основе покрытых полимером частиц инертного минерального или органического наполнителя (Пат. 2080298 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/28, E 02 В 15/04, БИ, 1997, N 15). Known sorbent for water purification from oil based on polymer-coated particles of an inert mineral or organic filler (Pat. 2080298 RF, MKI 6 C 02 F 1/28, E 02 B 15/04, BI, 1997, N 15).

Недостатком сорбента является трудность сбора с поверхности воды, недостаточная степень поглощения. The disadvantage of the sorbent is the difficulty of collecting from the surface of the water, insufficient degree of absorption.

Известен сорбент для сбора нефтепродуктов с поверхности воды на основе гидрофобизированного алюмосиликатного материала, в качестве материала используют зольные ксеносферы, которые гидрофобизированы битумом (Пат. 2069184 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/28, E 02 В 15/04, БИ, 1996, N 32). A known sorbent for collecting oil products from the water surface on the basis of hydrophobized aluminosilicate material, ash xenospheres that are hydrophobized with bitumen are used as material (Pat. 2069184 RF, MKI 6 C 02 F 1/28, E 02 B 15/04, BI, 1996, N 32).

Недостатком сорбента является трудность сбора с поверхности воды и недостаточная степень поглощения. The disadvantage of the sorbent is the difficulty of collecting from the water surface and the insufficient degree of absorption.

Известен способ очистки поверхности воды от нефти и гидрофобных жидкостей. В качестве сорбента используют порошок расширенного графита (Пат. 2050329 РФ, МКИ C 02 F 1/28, БИ, 1995, N 35). A known method of cleaning the surface of the water from oil and hydrophobic liquids. As the sorbent, expanded graphite powder is used (Pat. 2050329 RF, MKI C 02 F 1/28, BI, 1995, N 35).

Недостатком сорбента является трудоемкость при сборе его с поверхности воды и недостаточная степень поглощения. The disadvantage of the sorbent is the complexity of collecting it from the surface of the water and the insufficient degree of absorption.

Известен также способ сбора нефти с водной поверхности, включающий равномерное нанесение на нефтяное пятно сорбирующего средства-отхода переработки древесины, где в качестве сорбирующего средства используют гидролизный лигнин (Пат. 2033389 РФ, МКИ C 02 F 1/28, БИ, 1995, N 11). There is also known a method of collecting oil from a water surface, comprising uniformly applying a sorbent-wood processing waste material to an oil slick, where hydrolysis lignin is used as a sorbing agent (Pat. 2033389 RF, MKI C 02 F 1/28, BI, 1995, N 11 )

Недостатком данного сорбента является трудность сбора его с поверхности воды, недостаточная степень поглощения, а также его оседание на дно, что приводит к экологическому загрязнению донных слоев, кроме того, гидролизный лигнин сам является экологическим загрязнителем. The disadvantage of this sorbent is the difficulty of collecting it from the water surface, the insufficient degree of absorption, as well as its sedimentation to the bottom, which leads to environmental pollution of the bottom layers, in addition, hydrolysis lignin itself is an environmental pollutant.

Известен также сорбент для очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений на основе порошкообразных материалов или продуктов растительного происхождения, покрытых карбоксилатным латексом и солями полиамина (Пат. 524561 РФ, B 01 J 1/22, БИ, 1976, N 30). Also known is a sorbent for cleaning the water surface from oil pollution based on powdered materials or plant products coated with carboxylate latex and polyamine salts (Pat. 524561 RF, B 01 J 1/22, BI, 1976, N 30).

Сорбент, содержащий карбоксилатный латекс, характеризуется недостаточной продолжительностью нахождения на водной поверхности и трудностью сбора с поверхности воды. The sorbent containing carboxylate latex is characterized by a short residence time on the water surface and the difficulty of collecting from the water surface.

Известен сорбент на основе резиновой крошки (Вторичное использование полимерных материалов/ Под ред. Г. Любешкиной. - М.: Химия, 1995, журнал "Цветная металлургия", N 3, 1978 и заявка РФ N 95101554/25, МПК 6 B 01 J 20/22, C 02 F 1/28 БИ, 1997, N 1). Known sorbent based on rubber crumb (Secondary use of polymeric materials / Ed. G. Lyubeshkina. - M .: Chemistry, 1995, journal "Non-ferrous metallurgy", N 3, 1978 and RF application N 95101554/25, IPC 6 B 01 J 20/22, C 02 F 1/28 BI, 1997, N 1).

Резиновая крошка не обеспечивает необходимей степени очистки, а для поглощения вязких нефтепродуктов резиновой крошкой необходимо большое время - около 24 час. Rubber crumb does not provide the necessary degree of purification, and for the absorption of viscous petroleum products by rubber crumb, a long time is required - about 24 hours.

Известен способ очистки сточных вод от сопровождающих примесей смешанным сорбентом, содержащим золу и резиновую крошку в соотношении от 1:4 до 4:1 (Авт. св. 986862 МКИ C 02 F 1/28, БИ, 1983, N 1). A known method of wastewater treatment from accompanying impurities with a mixed sorbent containing ash and rubber crumb in a ratio of 1: 4 to 4: 1 (Auth. St. 986862 MKI C 02 F 1/28, BI, 1983, No. 1).

Недостатком этого способа является необходимость пропускания загрязненной воды через колонну с указанным сорбентом, что нецелесообразно для очистки больших водных поверхностей. Применение этого сорбента непосредственно на поверхности воды характеризуется теми же недостатками, что и для указанных выше сорбентов. The disadvantage of this method is the need to pass contaminated water through a column with the specified sorbent, which is impractical for cleaning large water surfaces. The use of this sorbent directly on the surface of the water is characterized by the same disadvantages as for the above sorbents.

Известен также способ удаления загрязнений воды путем нанесения гидрофобизированных неорганических волокон, осаждения масла на волокнах и его последующее удаление путем разделения волокон и масла (Пат. 2069640 РФ, МКИ 6 C 02 F 1/28, C 09 K 3/32, БИ, 1996, N 33). There is also a method of removing water pollution by applying hydrophobized inorganic fibers, oil deposition on the fibers and its subsequent removal by separation of fibers and oil (Pat. 2069640 RF, MKI 6 C 02 F 1/28, C 09 K 3/32, BI, 1996 , N 33).

Недостатком стекловолокнового сорбента является его низкая сорбционная способность, возможность оседания на дно и опасность загрязнения водоема отделяющимися от сорбента стекловолокнами. The disadvantage of a fiberglass sorbent is its low sorption ability, the possibility of settling to the bottom and the risk of contamination of the reservoir by fiberglass separated from the sorbent.

Известен углеродный сорбент, содержащий дробленый активированный уголь из твердых растительных отходов (из фруктовых косточек и/или скорлупы орехов) с микро-, мезо- и макропористой структурой. Причем сорбент дополнительно содержит на поверхности полупроницаемое полимерное покрытие, выбранное из группы: поливинилхлорид, найлон, силикон, полифторэтилен, акриловый гель метакриловой кислоты, целлюлоза и ее производные (Пат. 2064429 РФ, МКИ 6 C 01 В 31/08, БИ, 1996, N 21). A carbon sorbent is known which contains crushed activated carbon from solid plant waste (from fruit seeds and / or nutshells) with a micro-, meso- and macroporous structure. Moreover, the sorbent additionally contains on the surface a semipermeable polymer coating selected from the group: polyvinyl chloride, nylon, silicone, polyfluoroethylene, acrylic gel of methacrylic acid, cellulose and its derivatives (Pat. 2064429 RF, MKI 6 C 01 B 31/08, BI, 1996, N 21).

Недостатком сорбента является трудность сбора при использовании его для поглощения нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. The disadvantage of the sorbent is the difficulty of collection when using it to absorb oil and oil products from the surface of the water.

Наиболее близким является средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, содержащий пласт из пористого сорбента в виде двухслойной пластины, состоящей из слоя пористого материала на основе композиции из резиновой крошки размером от 0,2 до 2,5 мм и порошкообразного полиэтилена при соотношении массовых частей: резиновая крошка - 100, полиэтилен 5-20, и полиэтиленовой пленки, соединенной с пористым материалом при нагреве (Свидетельство на полезную модель N 6165 РФ, Кл. МПК 6 В 32 В 25/00 БПМ, 1998, N 3). The closest is a tool for cleaning the surface of water from oil and oil products, containing a layer of porous sorbent in the form of a two-layer plate, consisting of a layer of porous material based on a composition of crumb rubber from 0.2 to 2.5 mm in size and powdered polyethylene in the ratio of mass parts: rubber crumb - 100, polyethylene 5-20, and a polyethylene film connected to a porous material when heated (Certificate for Utility Model N 6165 of the Russian Federation, Cl. IPC 6 V 32 V 25/00 BPM, 1998, N 3).

Недостатком этого средства является невысокая степень поглощения нефти и нефтепродуктов, а также двухслойная конструкция средства, что затрудняет его изготовление. The disadvantage of this tool is the low degree of absorption of oil and oil products, as well as a two-layer structure of the tool, which makes its manufacture difficult.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка средства очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, которое бы обеспечивало повышенную сорбционную способность поглощения нефти и нефтепродуктов. The objective of the invention is to develop a means of cleaning the surface of the water from oil and oil products, which would provide increased sorption ability to absorb oil and oil products.

При осуществлении изобретения получают следующий технический результат:
- увеличивается степень поглощения;
- обеспечивается более быстрая сорбция нефтяного пятна и защита побережья;
- повышается удобство использования сорбирующего материала;
- в предлагаемом средстве отсутствует двухслойность, что облегчает его изготовление.When implementing the invention receive the following technical result:
- the degree of absorption increases;
- provides faster sorption of oil spills and protection of the coast;
- increases the usability of the sorbent material;
- in the proposed tool there is no two-layer, which facilitates its manufacture.

Указанный технический результат достигается тем, что средство для очистки воды от нефти и нефтепродуктов изготавливается в виде пластины на основе композиции из резиновой крошки, порошкообразного полиэтилена и измельченного волокнистого целлюлозного материала при следующих соотношениях ингредиентов (мас. ч.):
резиновая крошка - 100
полиэтилен - 15-25
волокнистый целлюлозный материал - 10-30
Проведенный заявителем анализ техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источниками информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.The specified technical result is achieved by the fact that the means for purifying water from oil and oil products is made in the form of a plate based on a composition of rubber crumb, powdered polyethylene and crushed fibrous cellulosic material in the following ratios of ingredients (parts by weight):
rubber crumb - 100
polyethylene - 15-25
fibrous cellulosic material - 10-30
The analysis of the technique carried out by the applicant, including the search by patent and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the characteristics of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to the perceived the inventor of the technical result of the distinguishing features in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно: заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore: the claimed invention meets the requirement of "novelty" under the current law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявляемое изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant searched for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art, as the prior art defined by the applicant, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of s technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

Применение указанных компонентов в средстве для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов обеспечивает получение пластины с оптимальным сочетанием пористости, сорбционных свойств резиновой крошки и волокнистого целлюлозного материала. Пористая структура композиции обеспечивает капиллярный эффект "всасывания" нефти. Резиновая крошка набухает в нефти и обеспечивает удержание нефти в пластине. The use of these components in a means for cleaning the surface of water from oil and oil products provides a plate with an optimal combination of porosity, sorption properties of crumb rubber and fibrous cellulosic material. The porous structure of the composition provides the capillary effect of the "absorption" of oil. The crumb rubber swells in the oil and provides oil retention in the plate.

Применение в составе композиции измельченного волокнистого целлюлозного материала (измельченной соломы, измельченной высушенной травы и т.п.) обусловлено необходимостью создания дополнительных капиллярных каналов для быстрого поглощения нефти. Особенностью получаемой структуры является сочетание пористой структуры, образованной частицами резиновой крошки и измельченными пористыми волокнами и стеблями соломы или высушенной травы. Целлюлозные стебли обеспечивают быстрое продвижение нефти вглубь материала, а резиновая крошка удерживает поглощенную нефть в объеме материала. The use of shredded fibrous cellulosic material (shredded straw, shredded dried grass, etc.) in the composition is due to the need to create additional capillary channels for rapid absorption of oil. A feature of the resulting structure is the combination of the porous structure formed by particles of rubber crumb and crushed porous fibers and stalks of straw or dried grass. Cellulose stems provide quick movement of oil deep into the material, and rubber crumb holds the absorbed oil in the bulk of the material.

Полиэтилен, вводимый в виде порошка, обеспечивает функции связующего, сплавляя частицы резиновой крошки и волокнистый целлюлозный материал в пористую конструкцию. Powdered polyethylene provides the function of a binder, fusing particles of crumb rubber and fibrous cellulosic material into a porous structure.

Заявляемые пределы компонентов обусловлены следующим:
Нижний предел содержания полиэтилена обусловлен минимальным количеством, необходимым для связывания резиновой крошки в пластину. При увеличении содержания полиэтилена больше заявленного снижается пористость пластины и увеличивается доля не набухающего в нефти полиэтилена.The claimed limits of the components are due to the following:
The lower limit of the polyethylene content is due to the minimum amount necessary to bind the crumb rubber to the plate. With an increase in the polyethylene content above the declared value, the porosity of the plate decreases and the proportion of non-swelling polyethylene in the oil increases.

Минимальное содержание измельченного волокнистого материала определяется образованием достаточного количества пор. Максимальное - лимитируется прочностными характеристиками образца. Кроме того, при увеличении содержания целлюлозного материала свыше заявленного гидрофильность материала увеличивается, и образец начинает поглощать меньше нефти и больше воды. The minimum content of crushed fibrous material is determined by the formation of a sufficient number of pores. The maximum is limited by the strength characteristics of the sample. In addition, with an increase in the content of cellulosic material over the declared hydrophilicity of the material increases, and the sample begins to absorb less oil and more water.

Пример 1. Example 1

Изготавливают композиции на основе резиновой крошки размером 0,2-2,5 мм и измельченной соломы пшеницы. Размеры волокон пшеницы составляли 1-5 мм. Измельчение соломы проводят на лабораторных вальцах в течение 3 мин. Compositions are made on the basis of rubber crumb 0.2-2.5 mm in size and chopped wheat straw. The size of the wheat fibers was 1-5 mm. Chopping of straw is carried out on laboratory rollers for 3 minutes.

Композицию готовят смешением резиновой крошки, порошкообразного полиэтилена и измельченной соломы в лопастной мешалке в течение 10 мин. Полученную смесь помещают в формы, обеспечивающие получение пластин толщиной 15 мм. The composition is prepared by mixing rubber crumb, powdered polyethylene and chopped straw in a paddle mixer for 10 minutes. The resulting mixture is placed in molds that provide plates with a thickness of 15 mm

Формы со смесью помещают в термостат и термостатируют при 165^oC в течение 20 мин.Forms with the mixture are placed in a thermostat and thermostated at 165 ^o C for 20 minutes

Изготавливают композиции с содержанием измельченной соломы 5, 10, 20, 30, 40 мас. ч. на 100 мас. ч. резиновой крошки. Содержание компонентов композиции приведено в таблице 1. Compositions are prepared with the content of crushed straw 5, 10, 20, 30, 40 wt. hours per 100 wt. including rubber crumb. The content of the components of the composition are shown in table 1.

Пример 2. Example 2

Изготавливают композицию на основе резиновой крошки размером 0,2-2,5 мм и измельченной высушенной луговой травы, размеры волокон составляли 1-4 мм. Измельчение высушенной луговой травы проводят на лабораторных вальцах в течение 3 мин. A composition is made on the basis of rubber crumb with a size of 0.2-2.5 mm and chopped dried meadow grass, the fiber sizes were 1-4 mm. The grinding of dried meadow grass is carried out on laboratory rollers for 3 minutes.

Изготовление композиций ведут по технологии, приведенной в примере 1. The manufacture of compositions is carried out according to the technology described in example 1.

Определяют зависимость степени поглощения нефти от времени. С этой целью образцы размером 30 х 30 х 15 мм помещают на 5 мм слой нефти, находящейся на воде. Образцы выдерживают на нефти в течение 1-15 мин и взвешивают. Результаты приведены в таблице 2. The time dependence of the degree of oil absorption is determined. To this end, samples measuring 30 x 30 x 15 mm are placed on a 5 mm layer of oil on the water. Samples are kept on oil for 1-15 minutes and weighed. The results are shown in table 2.

Из приведенных примеров видно, что применение предлагаемого средства эффективно при соблюдении условий, указанных заявителем. Эффективность применения заявляемого средства определяется надежностью извлечения набухших в нефти пластин, возможностью локализации нефтяного пятна и обеспечения защиты кромки берега, удобством использования. From the above examples it is seen that the use of the proposed tool is effective subject to the conditions specified by the applicant. The effectiveness of the proposed tool is determined by the reliability of the extraction of plates swollen in oil, the ability to localize the oil slick and to protect the edge of the shore, ease of use.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- способ очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов предназначен для использования при ликвидации экологического загрязнения при разливах нефти и нефтепродуктов в водоемах, прудах-накопителях и т.п.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a method of cleaning the surface of the water from oil and oil products is intended for use in the elimination of environmental pollution during oil and oil product spills in ponds, storage ponds, etc.

- для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- for the claimed invention in the form as described in the independent clause of the claims below, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known prior to the priority date is confirmed;
- the method embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.

Claims (1)

Средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов в виде пластины на основе композиции из резиновой крошки и порошкообразного полиэтилена, отличающееся тем, что композиция дополнительно содержит измельченный волокнистый целлюлозный материал при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Резиновая крошка - 100
Полиэтилен - 15 - 25
Измельченный волокнистый целлюлозный материал - 10 - 30Means for cleaning the surface of the water from oil and oil products in the form of a plate based on a composition of rubber crumb and powdered polyethylene, characterized in that the composition further comprises crushed fibrous cellulosic material in the following ratio of components, wt. hours:
Rubber crumb - 100
Polyethylene - 15 - 25
Ground fibrous cellulosic material - 10 - 30

Images