Способ получения адсорбента нефти и нефтепродуктов и адсорбент нефти и нефтепродуктов

 

Изобретение относится к способам изготовления материалов для обработки таких жидких загрязнений, как нефть и нефтепродукты. Сущность изобретения: способ включает нанесение на пористую и (или) волокнистую основу из органического материала, звенья молекул которого содержат одну и более реакционноспособные функциональные группы, активного вещества. В качестве активного вещества используют высшие карбоновые кислоты R₁ - COOH, высшие спирты R₂ - OH, высшие алкилгалогениды R₃ - Г, высшие -олефины R₄-CH=CH₂ и (или) их смеси, где радикалы R₁ = C₁₀-C₂₅-алкил, R₂=C₈-C₂₀-алкил или полигалогеналкил, R₃, R₄=C₈-C₂₀-алкил при условиях, обеспечивающих химическое соединение указанных радикалов со звеньями молекул материала основы адсорбента. Химическое соединение радикалов R₁, R₂, R₃ осуществляют при 95- 120^oС в присутствии органического растворителя, способного образовывать азеотропную смесь с водой. Химическое соединение радикала R₃ осуществляют также в присутствии щелочи. Химическое соединение радикала R₄ осуществляют в присутствии толуолсульфокислоты. Адсорбент содержит в звеньях молекул материала основы эфирные группировки -OOCR₁, -OR, где R₁ = C₁₀-C₂₅-алкил, R = C₈-C₂₀-алкил- или полигалогеналкил. 2 с. и 3 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к способу изготовления материалов для обработки таких жидких загрязнений, как нефть и нефтепродукты, и может быть использовано в технологиях изготовления подобных материалов с последующим их использованием в отраслях промышленности, занимающихся добычей, переработкой, перевозкой и использованием нефти и нефтепродуктов для ликвидации загрязнений этими продуктами поверхности воды и почвы.

Известен адсорбент на основе торфа, способ изготовления которого выбран за прототип. Способ включает нанесение на основу активного вещества, а именно, соль алифатического амина с длиной органической цепи С₈-С₁₈, растворенную в воде, при нагревании водного раствора до 80-90^оС.

Недостатками прототипа является смывание активного вещества с основы адсорбента и частичное поглощение им воды в виде воднонефтяной эмульсии из-за сильной полярности адсорбента "торф + RNH₃" и большого средства к воде. Адсорбционная емкость адсорбента составляет 13 кг/кг.

Задачей изобретения является разработка способа получения адсорбента нефти и нефтепродуктов с практически неудаляемым активным веществом, в результате чего емкость адсорбента в процессе эксплуатации и регенерации меняется незначительно, что увеличивает срок службы адсорбента.

Задача изобретения решается способом изготовления адсорбента нефти и нефтепродуктов на основе пористого и/или волокнистого органического материала, звенья молекул которого содержат одну и более реакционноспособные функциональные группы, включающим нанесение на основу активного вещества, при этом в качестве активного вещества используют вещества, выбранные из группы, состоящей из высших карбоновых кислот формулы R₁-СOOН, высших спиртов формулы R₂-OН, высших алкилгалогенидов формулы R₃-Г, высших -олефинов формулы R₄-CН=CН_2,и/или их смеси, где R₁ С₁₀-C₂₅-алкил; R₂ C₈-C₂₀-алкил или полигалогеналкил; R₃, R₄ C₈-С₂₀ алкил при условиях, обеспечивающих химическое соединение радикалов R₁ и/или R₂ и/или R₃ и/или R₄ cо звеньями молекул материала основы адсорбента.

Адсорбент нефти и нефтепродуктов на основе пористого и/или волокнистого материала содержит в звеньях молекул материала основы в качестве активного компонента эфирные группировки OOCR₁ и/или OR, где R₁ C₁₀-С₂₅-алкил, R ₂ C₈-C₂₀-алкил или полигалогеналкил при содержании активного: компонента 0,8-11,0 мас.

Целесообразно химическое соединение радикалов R₁ и/или R₂ и/или R₃cо звеньями молекул материала осуществлять при 95-120^оС в присутствии органического растворителя, способного образовывать азеотропную смесь с водой, а для радикала R₃ в присутствии также и щелочи.

Соединение радикалов R₄ со звеньями молекул материала основы адсорбента осуществляют в присутствии толуолсульфокислоты.

П р и м е р 1. На основу из хлопчатобумажных волокон наносят смесь карбоновых кислот С₁₀-С₂₅, а именно, С₁₀-C₁₆ 1 мас.ч. С₁₇-С₂₀ 3 мас.ч. С₂₁-С₂₅ 5 мас.ч. при 95-120^оС в присутствии органического растворителя, например толуола, гептана, ксилола. При этом на поверхности волокон, соприкасающихся со смесью карбоновых кислот, протекает реакция целлюлоза-OH + R₁- COOH целлюлоза-O--R₁+H₂O где R₁ C₁₀-С₂₅ алкил.

Сдвиг равновесия реакции в сторону образования соединения "целлюлоза OOCR₁", осуществляется путем удаления из зоны реакции воды, которая образует азеотроп с органическим растворителем. Условия образования этого азеотропа определяют пределы температуры способа: 95-120^оС. В результате способа высшие карбоновые кислоты химически соединяются с хлопчатобумажным волокном, что препятствует их удалению с поверхности основы во время эксплуатации и регенерации. Полученный адсорбент содержит С₁₀-С₂₅-алкил 11 мас. хлопчатобумажное волокно остальное.

Так, во время эксплуатации адсорбента в течение 24 ч с целью очистки воды от нефти и нефтепродуктов с его основы удаляется 1,8% активного вещества. Первоначальная адсорбционная емкость составляет 8,43 кг/кг. Затем адсорбент отжимают от собранных нефти и нефтепродуктов и вновь используют. После десяти раз повторений указанных операций над одним и тем же адсорбентом его адсорбционная емкость составляет 8,22 кг/кг, т.е. уменьшается лишь на 2,5% П р и м е р 2. На основу из хлопчатобумажных волокон наносят смесь высших спиртов, а именно фторированных спиртов С₈-С₂₀ при 95-120^оС в присутствии органического растворителя, например толуола, гептана, ксилола.

При этом на поверхности волокон, соприкасающихся со смесью фторированных спиртов, протекает реакция целлюлоза-OH+R₂-OH целлюлоза -O-R₂+H₂O где R₂ C₈-C₂₀ перфторалкил.

Сдвиг равновесия реакции в сторону образования соединения "целлюлоза -O-R₂" осуществляют удалением из зоны реакции воды, образующей с органическим растворителем азеотропы при 95-120^оС.

В результате способа высшие спирты химически соединяются с хлопчатобумажным волокном, что препятствует их удалению с поверхности основы во время эксплуатации и регенерации. Полученный адсорбент содержит С₈-С₂₀ перфторалкил 4,8 мас.

Так, во время эксплуатации адсорбента в течение 24 ч с целью очистки воды от нефти и нефтепродуктов с его основы удаляется 2,5% активного вещества. Первоначальная адсорбционная емкость составляет 9,02 кг/кг. После десяти циклов регенерации и использования этого адсорбента его адсорбционная емкость составляет 6,27 кг/кг, т.е. уменьшается на 30,5% П р и м е р 3. Пример 3 аналогичен примеру 2 с тем отличием, что фторированный спирт R₂-ОН, где R₂ C₈ F₁₇ наносят на синтетическое волокно "нитрон".

Известно, что волокно "нитрон" получают сополимеризацией нитрида акриловой кислоты СН₂ СН CN с итаконовой кислотой HOOCCOOH и метилакрилатом CH₂-CH-C Cодержание итаконовой кислоты и метилакрилата в волокне составляет 1,8-2,0 мас. Из указанных формул видно, что данное волокно содержит карбоксильные и сложно-эфирные группы и поэтому к нему можно применить предлагаемый способ.

При этом на поверхности волокон, соприкасающихся с фторированным спиртом, протекают следующие реакции: итаконовой кислоты с фторированным спиртом в два этапа -CH₂-+ R₂-OH CH₂- H₂O -CH₂- R₂-OH CH₂- H₂O метакрилата с фторированным спиртом -CH₂-+ R₂-OH CH₂- + CH₃OH где R₂ C₈F₁₇.

В результате способа фторированный спирт химически соединяется с синтетическим волокном "нитрон", что препятствует его удалению с поверхности основы во время эксплуатации и регенерации.

Полученный адсорбент содержит 0,9 мас. С₈F₁₇.

Так, во время эксплуатации адсорбента в течение 24 ч с целью очистки воды от нефти и нефтепродуктов с его основы удаляется 3,5% активного вещества. Первоначальная адсорбционная емкость составляет 11,02 кг/кг. После десяти циклов регенерации и использования этого адсорбента его адсорбционная емкость составляет 9,21 кг/кг, т.е. уменьшается на 16,9%
П р и м е р 4. Пример 4 аналогичен примеру 2 с тем отличием, что наносят смесь высших спиртов R₂-OН, где R₂ C₈-С₂₀ алкил.

В результате способа указанные спирты химически соединяются с хлопчатобумажным волокном, что препятствует их удалению с поверхности адсорбента. Полученный адсорбент содержит С₈-С₂₀-алкил 7,8 мас.

Так, во время эксплуатации адсорбента в течение 24 с целью очистки воды от нефти и нефтепродуктов с его основы удаляется 2,4% активного вещества. Первоначальная адсорбционная емкость составляет 10 кг/кг. После десяти циклов регенерации и использования этого адсорбента его адсорбционная емкость составляет 8,1 кг/кг, т.е. уменьшается на 19,0%
П р и м е р 5. На основу из хлопчатобумажных волокон наносят смесь высших алкилгалогенидов, например, алкилхлоридов R₃-Сl при 95-120^оС в присутствии органического растворителя, например толуола, гептана, ксилола и щелочи.

На поверхности волокон, соприкасающихся со смесью высших алкилхлоридов, протекает реакция
целлюлоза-OH+R₃-Cl целлюлоза -O-R₃+HCl и далее
НСl + NaOН NaCl + H₂О
Получают адсорбент, содержащий С₈-С₂₀ алкил 10,7 мас.

В результате способа алкилхлорид химически соединяется с хлопчатобумажным волокном, что препятствует его удалению с поверхности основы во время эксплуатации и регенерации. Во время эксплуатации адсорбента в течение 24 ч с целью очистки воды от нефти и нефтепродуктов с его основы удаляется 2,5% активного вещества. Первоначальная адсорбционная емкость составляет 8,3 кг/кг. После десяти циклов регенерации и использования этого адсорбента его адсорбционная емкость составляет 6,4 кг/кг, т.е. уменьшается на 22,9%
П р и м е р 6. На основу из хлопчатобумажных волокон наносят смесь высших -олефинов R₄-CН=CН₂, где R₄-С₈-C₂₀-алкил в присутствии толуолсульфокислоты.

На поверхности волокон протекает следующая реакция:
целлюлоза-OH+R₄-CH целлюлоза -O-H-
Получают адсорбент, содержащий 8,2 мас. С₈-С₂₀-алкил.

В результате способа высшие -олефины соединяются с хлопчатобумажным волокном, что препятствует их удалению с поверхности основы во время эксплуатации и регенерации. Во время эксплуатации адсорбента в течение 24 ч с целью очистки воды от нефти и нефтепродуктов с его основы удаляется 2,3% активного вещества. Первоначальная адсорбционная емкость составляет 9,6 кг/кг. После десяти циклов регенерации и использования этого адсорбента его адсорбционная емкость составляет 6,6 кг/кг, т.е. уменьшается на 31,2%
Таким образом, из примеров 1-6 следует, что в изготовленном по предлагаемому способу адсорбенте процент удаления активного вещества с основы в процессе эксплуатации очень низкий и составляет 1,8-3,5% Адсорбционная емкость после десяти циклов отжима из адсорбента нефти и нефтепродуктов (регенерации) и последующего использования изменяется незначительно 2,5-31,2% и остается в приемлемых для существующего уровня техники значениях, а именно, не ниже 6 кг/кг.

Формула изобретения

1. Способ получения адсорбента нефти и нефтепродуктов на основе пористого и/или волокнистого органического материала, содержащего одну или более реакционноспособные функциональные группы, включающий нанесение на носитель активного вещества, отличающийся тем, что в качестве активного вещества наносят вещества, выбранные из группы: высшие карбоновые кислоты формулы R₁ -COOH, высшие спирты формулы R₂ OH, высшие алкилгалогениды формулы R₃ Г, высшие -олефины формулы R₄-CHCH₂ или их смеси,
где R₁ C₁₀ C₂₅-алкил;
R₂ C₈ C₂₀-алкил или полигалогеналкил;
R₃ и R₄ C₈ C₂₀-алкил,
а процесс ведут при условиях, обеспечивающих химическое соединение радикалов R₁, и/или R₂, или R₃, и/или R₄ с носителем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что химическое соединение радикалов R₁, и/или R₂, и/или R₃ с носителем осуществляют при 95 - 120^oС в присутствии органического растворителя, способного образовывать азеотропную смесь с водой.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что химическое соединение радикала R₃ с носителем осуществляют в присутствии щелочи.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что химическое соединение радикала R₄ с носителем осуществляют в присутствии толуолсульфокислоты.

5. Адсорбент нефти и нефтепродуктов на основе пористого и/или волокнистого органического материала, содержащий органический носитель и активный компонент, отличающийся тем, что в качестве активного компонента он содержит группы
-OOCR₁ и/или -OR,
где R₁ C₁₀ C₂₅-алкил;
R C₈ C₂₀-алкил или полигалогеналкил,
при следующем соотношении компонентов, мас.

Активный компонент 0,8 11,0
Органический носитель Остальное