Гидрофобные сорбенты на основе ультратонких полимерных волокон для улавливания нефтепродуктов

Abstract

Актуальность исследования обусловлена увеличением негативных последствий добычи углеводородов на водные экосистемы и ужесточением законодательных норм по сбросу загрязненных нефтью и нефтепродуктами вод в морские акватории. Среди различных способов, применяемых для удаления нефти из водных растворов, самым целесообразным является адсорбционный метод из-за высокой степени очистки, безопасности, доступности, технологичности, универсальности применения. Синтетические материалы на основе ультратонких волокон обладают оптимальными характеристиками для изготовления на их основе сорбентов для удаления нефти. Однако широкомасштабное применение данных материалов ограничивается их высокой стоимостью, сложностью изготовления, при котором исключается вторичное использование полимеров в качестве исходного сырья. В связи с этим растет потребность в экономически и экологически эффективных гидрофобных материалах для сорбционной очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов. Цель: установить сорбционные свойства гидрофобных волокнистых материалов, полученных способом пневматического формирования, для их применения в качестве эффективных сорбентов углеводородов для ликвидации разливов нефти в море и очистки воды на нефтедобывающих платформах. Объекты: сорбенты на основе полипропиленовых и полиэтилентерефталатных ультратонких волокон. Методы: гравиметрический, спектральный анализ, просвечивающая электронная микроскопия, газовая хроматография. Результаты. Представлены результаты исследования сорбционных свойств необработанных ультратонких волокон, полученных методом пневматического распыления и модифицированных микроволновым излучением. Проведен сравнительный анализ водопоглощения и влияния на степень сорбции времени контакта и кислотности среды образцов, поученных из гидрофобных полимеров. Выявлена перспективность применения сорбентов на основе полипропиленовых ультратонких волокон для извлечения нефтепродуктов из водных сред. Установлено что модификация снижает водопоглощение полипропиленовых сорбентов и приводит к незначительному снижению сорбционных свойств вследствие изменения надмолекулярной структуры образцов полипропиленовых волокон.

Relevance. Increasing negative effects of hydrocarbon production on aquatic ecosystems and tightening of legislative norms on discharge of oil and oil product contaminated water into marine waters. Among various methods used to remove oil from aqueous solutions the most appropriate one is adsorption. It is explained by its high degree of purification, safety, availability, manufacturability, universality of application. Synthetic materials based on ultrafine fibers have optimal characteristics for manufacturing sorbents for oil removal on their basis. However, the large-scale application of these materials is limited by their high cost, complexity of manufacturing, which excludes the secondary use of polymers as feedstock. In this regard, there is a growing need for economically and environmentally effective hydrophobic materials for sorptive treatment of aqueous media from oil and petroleum products. Aim. To determine sorption properties of hydrophobic fibrous materials produced via pneumatic formation for use as effective hydrocarbon sorbents for liquidation of oil spills in sea and water treatment on oil production platforms. Objects. Sorbents based on polypropylene and polyethylene terephthalate ultrafine fibers. Methods. Gravimetric, spectral analysis, transmission electron microscopy, gas chromatography. Results. The paper introduces the results of investigation of sorption properties of untreated ultrafine fibers obtained by pneumatic atomization and modified by microwave radiation. The authors have carried out the comparative analysis of water absorption and the influence of contact time and acidity of the medium on the degree of sorption of samples obtained from hydrophobic polymers. Promising application of sorbents based on polypropylene ultrathin fibers for oil products extraction from aqueous media was revealed. It is established that modification reduces water absorption of polypropylene sorbents and leads to an insignificant decrease in sorption properties due to changes in the supramolecular structure of polypropylene fiber samples.