Неорганические сорбенты для очистки воды от нефтепродуктов на основе минерального и техногенного сырья: получение, применение, регенерация

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлен обзор основных тенденций развития сорбционных методов очистки водных объектов от нефти и нефтепродуктов с использованием минеральных сорбентов. На основе анализа литературных данных преимущественно двух последних десятилетий, включая результаты собственных исследований авторов, описаны природные и искусственные сорбенты, а также продукты их модификации. Рассмотрены методы и устройства для получения сорбционных материалов, особенности их практического применения, приведены результаты изучения основных свойств и обоснована необходимость разработки способов регенерации отработанных сорбентов. Показана перспективность применения минеральных материалов природного и техногенного происхождения в качестве основы для создания новых эффективных сорбентов нефтепродуктов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Н. Цыбульская

Институт химии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ont55@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4215-7041

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

Т. В. Ксеник

Институт химии ДВО РАН

Email: tksenik2609@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3578-7096

научный сотрудник

Россия, Владивосток

А. А. Юдаков

Институт химии ДВО РАН

Email: etcih@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7264-2761

доктор технических наук, главный научный сотрудник

Россия, Владивосток

А. В. Перфильев

Институт химии ДВО РАН

Email: a.v.perfilev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9331-2710

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Федеральная служба государственной статистики: социально-экономическое положение России. М., 2023. 360 с. URL: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/osn-12-2023.pdf (дата обращения: 25.06.2024).
  2. Постановление Правительства РФ от 31 декабря 2020 г. № 2451 (С изменениями и дополнениями от 11 декабря 2023 г.). 18 с. URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202101090019?index=1 (дата обращения: 25.06.2024).
  3. Sharma V., Ramish A., Sahu O. Oil spill recovery techniques in petroleum industry: a review on treatment process // Journal of Oil, Gas and Petrochemical Sciences. 2021. N 3 (1). P. 1–5.
  4. Asadpour R., Sapari N., Tuan Z., Jusoh H., Riahi A., Uka O. Application of Sorbent materials in Oil Spill management: A review // Caspian Journal of Applied Sciences Research. 2013. N 2. P. 46–58.
  5. Hoang A.T., Nguyen X.P., Duong X.Q., Huynh T.T. Sorbent-based devices for the removal of spilled oil from water: a review // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 28. P. 28876–28910.
  6. Каменщиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. Москва; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 268 с.
  7. Малышкина Е.С. Классификация сорбентов, используемых в технологиях очистки сточных вод от нефтепродуктов // Градостроительство и архитектура. 2020. Т. 10, № 3. С. 26–34.
  8. Bandura L., Woszuk A., Kołodynska D., Franus W. Application of Mineral Sorbents for Removal of Petroleum Substances: A Review // Minerals. 2017. Vol. 7 (3). 37.
  9. Карапетян К.Г., Дорош И.В., Коршунов А.Д. Обзор неорганических сорбентов для ликвидации разливов нефти // Южно-Сибирский научный вестник. 2023. № 4 (50). С. 77–88.
  10. Belousov P., Rumyantseva A., Kim K., Pokidko B., Milyutin V., Izosimova Y., Tyupina E. The use of natural filtration sorbents to solve the safety problems of industrial pollution facilities // RT&A. 2023. Vol. 18, N 5. P. 582–587.
  11. Скирдин К.В., Казьмина О.В. Анализ нефтесорбентов: виды, свойства и эффективность применения // Нефтехимия. 2022. Т. 62, № 6. С. 797–815.
  12. Vasileva J.V., Vasekha M.V., Tyulyaev V.S. Evaluation of the efficiency of sorbents for accidental oil spill response in the Arctic waters // Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 264. P. 856–864.
  13. Pavlov A., Vasileva Z., Smirnova I. Study of sorbents of oil and oil products for emergency oil spills response in the arctic seas // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 5th International Conference “Arctic: History and Modernity” 18–19 March 2020. Saint-Petersburg, Russia, 2020. P. 012158. doi: 10.1088/1755-1315/539/1/012158.
  14. Губкина Т.Г., Беляевский А.Т., Маслобоев В.А. Способы получения гидрофобных сорбентов нефти модификацией поверхности вермикулита органосилоксанами // Вестник МГТУ. 2011. Т. 14, № 4. С. 767–773.
  15. Фокина Н.В. Перспективы использования сорбентов различной модификации при очистке природных сред от нефтепродуктов в условиях Кольского Севера // Вестник МГТУ. 2019. Т. 22, № 1. С. 101–108.
  16. Гусев Г.И., Гущин А.А., Гордина Н.Е., Мельников А.А., Шильке М.А. Очистка сточных вод, содержащих нефтепродукты, сорбентом вермикулитом // Инновационные технологии защиты окружающей среды в современном мире: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием молодых ученых и специалистов. Казань, 2021. С. 124–129.
  17. Nguyen D., Bui T., Cho Y., Kim Y. Preparation of a highly porous clay-based absorbent for hazard spillage mitigation via two-step expansion of vermiculite // Minerals. 2021. Vol. 11, N 12. 1371.
  18. Способ получения сорбентов для очистки воды от органических примесей: пат. 2206393 РФ / Шапкин Н.П., Постойкин В.В., Завьялов Б.Б., Нгуен Т.Н., Левчук Е.П., Кондратюк В.А.; заявл. 27.08.2001; опубл. 20.06.2003, Бюл. № 17.
  19. Нифталиев С.И., Перегудов Ю.С., Мокшина Н.Я., Мэжри Р., Саранов И.А. Влияние термической активации глауконита на его влаго- и нефтеемкость // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23, № 7. С. 42–47.
  20. Перегудов Ю.С., Горбунова Е.М., Мэжри Р., Нифталиев С.И. Сорбционные свойства модифицированного глауконита // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 1, № 1. С. 51–59.
  21. Peregudov Yu. S., Mejri R., Gorbunova E. M., Niftaliev S. I. Glauconite-based sorbents for skimming oil and oil products // Condensed Matter and Interphases. 2020. Vol. 22, N 2. P. 257–265.
  22. Бузаева М.В., Булыжев Е.М., Гусева И.Т., Климов Е.С. Очистка сточных вод от нефтепродуктов на модифицированном диатомите и регенерация сорбента // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2011. № 4. С. 125–127.
  23. Akpomie K.G., Onyeabo C.F., Ezeofor C.C., Ani J.U., Eze S.I. Natural aluminosilicate clay obtained from south-eastern Nigeria as potential sorbent for oil spill remediation // Journal of African Earth Sciences. 2019. Vol. 155. P. 118–123.
  24. Шачнева Е.Ю. Получение сорбентов на основе минерального сырья // Журнал Белорусского государственного университета. Экология. 2022. № 2. С. 66–74.
  25. Пестова Н.Ю. Система очистки нефтесодержащих вод с помощью керамзита // Евразийский союз ученых (ЕСУ). Химические науки. 2016. Т. 6, № 27. С. 118–120.
  26. Pouraminia M., Torabiana A., Tehrani F. Application of lightweight expanded clay aggregate as sorbent for crude oil cleanup // Desalination and Water Treatment. 2019. Vol. 160. P. 366–367.
  27. Ryu С., Yeo S. Vapor phase adsorption of trichloroethane using organically modified montmorillonite // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2010. Vol. 16, Issue 3. P. 441–447.
  28. Корнев В.А., Рыбаков Ю.Н. Монтмориллонитовые сорбенты нефтепродуктов // Вестник науки и образования. 2017. № 10. С. 20–24.
  29. Корнев В.А., Рыбаков Ю.Н., Чириков С.И. Сравнительная оценка структуры частиц и адсорбционных свойств шунгита и бентонита // Вестник науки и образования. 2015, № 9 (11). С. 20–23.
  30. Корнев В.А., Рыбаков Ю.Н. Минеральные порошкообразные сорбенты типа бентонита для устранения разливов жидких нефтепродуктов в зонах перекачивания и хранения топлива // Проблемы современной науки и образования. 2015. № 12 (42). С. 79–83.
  31. Мазлова Е.А., Мерициди И.А., Блиновская Я.Ю., Размахнин К.К., Куликова О.А. Преимущества и недостатки нефтяных сорбентов для ликвидации разливов на акватории в условиях низких температур // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2020. № 6 (297). С. 55–60.
  32. Обуздина М.В. Природные и модифицированные цеолиты как адсорбенты нефтепродуктов из промышленных сточных вод // Вестник ИрГТУ. 2010. № 4 (44). С. 104–110.
  33. Дабижа О.Н., Хамова Т.В., Шилова О.А. Механохимическая модификация цеолитовых пород полиакриламидом для получения нефтесорбентов // Неорганические материалы. 2023. Т. 59, № 10. С. 1164–1176.
  34. Дабижа О.Н., Хамова Т.В., Шилова О.А. Механохимическое модифицирование цеолитовых пород поливиниловым спиртом для повышения их нефтеемкости // Неорганические материалы. 2022. Т. 58, № 12. С. 1383–1395.
  35. Варданян М.А. Гидрофобизация вспученного перлита синтетическими полимерными материалами и изучение его сорбционных свойств // Вода и экология. 2017. № 2. С. 50–59.
  36. Устройство для гидрофобизации порошкообразных материалов: пат. 2544699 РФ / Чернов М.А., Замахаев Ю.В., Колосов Г.Г., Гилева Л.И., Сагитова Н.З.; заявл. 02.09.2013; опубл. 20.03.2015, Бюл. № 8.
  37. Способ получения сорбентов для жидких углеводородов: пат. 2340393 РФ / Шведчиков Г.В.; заявл. 10.02.2008; опубл. 10.12.2008, Бюл. № 34.
  38. Gürsoya М., Karaman М. Hydrophobic coating of expanded perlite particles by plasma polymerization // Chemical Engineering Journal. 2016. Vol. 284. P. 343–350.
  39. Месяц С.П., Остапенко С.П. Изменение морфологии поверхности вермикулита для получения сорбентов нефти на его основе // Вестник МГТУ. 2009. Т. 12, № 4. С. 747–750.
  40. Кружалов А.В., Ромаденкина С.Б., Решетов В.А., Щипанова М.В. Способы получения гидрофобных сорбентов из природных материалов // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Химия. Биология. Экология. 2014. Т. 14, вып. 2. С. 39–42.
  41. Везенцев А.И., Нгуен Х.Т., Соколовский П.В., Буханов В.Д., Милютин В.В., Конькова Т.В., Алехина М.Б. Композиционный сорбент на основе минерального и растительного сырья // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15, вып. 1. С. 127–133.
  42. Перегудов Ю.С. Магнитные нефтяные сорбенты на основе техногенных и природных неорганических материалов // Экология и промышленность России. 2021. Т. 25, № 2. С. 34–40.
  43. Калинина Е.В., Глушанкова И.С., Рудакова Л.В. Модификация шламов содового производства для получения нефтяных сорбентов // Теоретическая и прикладная экология. 2018. № 2. С. 79–86.
  44. Николаева Л.А. Очистка сточных вод ТЭС от нефтепродуктов гидрофобным карбонатным шламом // Теплоэнергетика. 2020. № 10. С. 79–85.
  45. Pabis-Mazgaj E., Pichniarczyk P., Stempkowska A., Gawenda T. Possibility of using natural zeolite waste granules obtained by pressure agglomeration as a sorbent for petroleum substances from paved surfaces // Materials. 2022. N 15 (19). 6871.
  46. Araslanova L, Kuznetsova E., Tuktarova I., Nazarov A. Development of oil product contaminated wastewater treatment technology using sorbents based on mining waste // International Conference on Efficient Production and Processing (E3S Web of Conferences). 2020. Vol. 161. 01030.
  47. Самодолова О.А., Ульрих Д.В., Лонзингер Т.М., Денисов С.Е. Использование пеностекла (гранулированного) в очистке городских поверхностных сточных вод // Строительство: наука и образование. 2023. Т. 13, вып. 2. С. 131–143.
  48. Kogan V.E., Zgonnik P.V., Shakhparonova T.S., Sobianina D.O., Suvorova Z.V. The physicochemical bases of oil and oil products absorption by glassy sorbents // Rasayan Journal of Chemistry. 2021. Vol. 14, N 3. С. 2006–2016.
  49. Дидковский А.А. Методы регенерации сорбентов // Современные наукоемкие технологии. 2014. Т. 5, № 2. С. 101–102.
  50. Шевцов М.Н., Бобровникова М.Ю., Еркович О.А. Cовременные технологии защиты водных ресурсов от загрязнений нефтегазового производства // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. 2019. № 1/2. С. 533–536.
  51. Долина Л.Ф. Современная технология и сооружения для очистки нефтесодержащих сточных вод. Днепропетровск: Континент, 2005. 296 с.
  52. Podvyaznikov M.L., Samonin V.V., Shevkina A.Yu., Chentsov M.S., Ivachev Yu.Yu. New generation sorption systems // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2010.Vol. 44. Р. 485–490.
  53. Гусев Г.И., Гущин А.А., Гриневич В.И., Извекова Т.В., Шаранов А.В. Воздействие диэлектрического барьерного разряда на диатомит, загрязненный нефтепродуктами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21, № 1. С. 60–68.
  54. Tsybulskaya O.N., Ksenik T.V., Yudakov A.A., Kisel A.A. Development of technology of producing the hydrophobic aluminosilicate sorbents for cleaning of water objects from organic pollutions // Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2019. Vol. 6, N 4. P. 535–545.
  55. Tsybulskaya O.N., Yudakov A.A., Ksenik T.V. Intercomponent mass transfer in swirling gas-dispersion flow with counterflow of components // International Journal of Energy for a Clean Environment. 2016. N 17. P. 241–259.
  56. Yudakov A., Ksenik T., Tsybulskaya O., Kisel A. Instrumentation and features of producing the oleophilic sorbent on the perlite basis // Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2021. Vol. 8, N 1. С. 103–113.
  57. Волков Д.А., Чириков А.Ю., Буравлёв И.Ю., Перфильев А.В., Ярусова С.Б., Юдаков А.А. Газофазная тонкослойная гидрофобизация алюмосиликатов в газовой среде углеводородов // Химическая технология. 2019. Т. 20, № 14. С. 647–651.
  58. Tsybulskaya O.N., Ksenik T.V., Yudakov A.A., Pavlov M.V., Pavlov V.F. The research on the sorption properties of the x-ray amorphous silica foam // Environmental Technology and Innovation. 2021. Vol. 23. С. 101567.
  59. Цыбульская О.Н., Ксеник Т.В., Юдаков А.А., Кисель А.А., Павлов В.Ф. Экспериментальное получение олеофильных материалов на основе отходов рудного сырья // Вестник ДВО РАН. 2020. № 6 (214). С. 99–108.
  60. Цыбульская О.Н., Ксеник Т.В., Юдаков А.А., Кисель А.А., Павлов В.Ф. Модифицированные сорбенты из пеносиликатов. Кинетические особенности нефтепоглощения // Вестник ДВО РАН. 2022. № 6 (214). С. 122–134.
  61. Цыбульская О.Н., Ксеник Т.В., Юдаков А.А. Регенерация олеофильных алюмосиликатных сорбентов: технологический процесс, аппаратурное оформление. Вестн. ДВО РАН. 2023. № 6 (232). С. 124–134.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Принципиальные схемы получения сорбентов методом обработки в газовой и парогазовой фазах модифицирующих веществ. Звездочкой отмечены процессы, при которых необходим контроль давления

Скачать (292KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Режимы термохимической модификации

Скачать (167KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Нефтепоглощающая способность модифицированных сорбентов

Скачать (99KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024