Сорбенты на основе вспененного фосфатного стекла для сбора нефтепродуктов с загрязнённых почв и водных поверхностей

Abstract

Актуальность. Обусловлена необходимостью очистить почву и акватории, загрязненные отходами нефтяной и химической промышленности. Физико-химические методы являются одними из эффективных способов очистки при условии своевременного применения сорбентов для сбора загрязнений с поверхности акваторий и ландшафтов. Сорбционный метод является наиболее эффективным и экономически выгодным при сравнительно небольших масштабах загрязнения. Несмотря на многообразие существующих сорбентов, в большинстве случаев при ликвидации аварийных разливов, прежде всего, руководствуются экономической выгодой и значением нефтеёмкости сорбента. Однако редко обращают во внимание такие существенные критерии, как: 1) основное назначение (тип загрязняемой поверхности и характер загрязнения); 2) физико-химические свойства, включая структурные характеристики и кислотно-основные центры адсорбции; 3) особенности процессов нефтепоглощения либо адсорбции других загрязнителей. При учёте данных факторов появляется возможность разрабатывать и улучшать рецептуру сорбентов на основе фосфатных пеностёкол. Введение различных модифицирующих добавок в состав материала, вероятно, расширит их область использования. Цель. Отработка рецептурно-технологических особенностей получения новых фосфатных сорбентов применительно к их целевому назначению: для сбора разливов нефти и нефтепродуктов с почв либо с водных поверхностей. Методы. Гравиметрические, микроскопические спектроскопические, статистические и сравнительные методы. Результаты и выводы. Проведено сравнение сорбентов № 1 и 2 по физико-химическим свойствам, морфологии и эффективности очистки. На основании проведённых нами лабораторных исследований сделан вывод, что сорбент № 1 лучше подходит для сорбции с водных поверхностей, а сорбент № 2 - для очистки почв. Оба сорбента обладают потенциалом, позволяющим улучшить их технологические свойства. Это позволяет дорабатывать рецептуру данных материалов с последующей апробацией в лабораторных и в натурных условиях, например, на местах разлива нефтепродуктов. Для этого можно изменить состав материала, используя иной вспениватель, применяя модифицирующие добавки и варьируя температурный режим обжига. Разработка новых составов и методов вспенивания сорбента позволит подобрать оптимальные характеристики для каждого типа загрязнения. Также предложено создание фосфатного биосорбента, получаемого путём иммобилизации грибов и бактерий на поверхность высокопористого носителя. В таком случае после сорбции загрязнения адсорбированные вещества подвергнутся биодеструкции с образованием безопасных продуктов, а сорбент выполнит роль удобрения.

Relevance. The need to clean from pollution soils and water areas contaminated with oil and chemical industry wastes. Physico-chemical methods are one of the effective ways of cleaning, provided that sorbents are applied in time to collect contaminants from the surface of water areas and landscapes. Sorption is the most efficient and cost-effective method for relatively small scale pollution. Despite the variety of existing sorbents, in most cases when cleaning up accidental spills, first of all, economic benefits and oil capacity value of the sorbent are guided. However, such essential criteria as: 1) main purpose (type of polluted surface and nature of pollution); 2) physical and chemical properties, including structural characteristics and acid-base adsorption centers; 3) peculiarities of oil or other pollutants adsorption. Taking into account these factors, it is possible to develop and improve the formulation of sorbents based on phosphate foams. Introduction of various modifying additives into material composition is likely to expand their field of application. Aim. Development of formulation and technological features of obtaining new phosphate sorbents in relation to their intended purpose: for collecting oil and petroleum product spills from soil or water surfaces. Methods. Gravimetric, microscopic spectroscopic, statistical and comparative methods. Results and conclusions. The authors have compared sorbents no. 1 and 2 in terms of physical and chemical properties, morphology and cleaning efficiency. Based on our laboratory studies, we concluded that sorbent no. 1 is better suited for sorption from aqueous surfaces and sorbent no. 2 is better suited for soil cleaning. Both sorbents have the potential to improve their technological properties. This allows refining the formulation of these materials with further testing in laboratory and field conditions, for example, at oil spill sites. For this purpose, it is possible to change the material composition using a different foaming agent, applying modifying additives and varying the temperature mode of firing. Development of new compositions and methods of sorbent foaming will make it possible to select optimal characteristics for each type of contamination. The author proposed as well to create phosphate biosorbent obtained by immobilization of fungi and bacteria on the surface of highly porous carrier. In this case, after sorption of pollution, adsorbed substances will undergo biodegradation with the formation of safe products, and the sorbent will perform the role of fertilizer