О перспективах применения полимерных материалов для сорбентов предназначенных для очистки воды от нефтепродуктов

Автор: Толстов А.М., Наумова Ю.А.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Статья в выпуске: 1 (95) т.85, 2023 года.

Бесплатный доступ

Экологическая безопасность занимает важнейшее место при добычи полезных ископаемых таких как нефть. Оптимальным решением при возникновении внештатных ситуаций на производстве и разливов углеводородов является использование механического способа ликвидации с применением специальных сорбентов. Эволюция нефтесорбирующих материалов на сегодня не имеет точной классификации. Условно их можно разделить на неорганические, природные и синтетические. Эффективность применения зависит от нефтесорбирующей емкости, многократности применения, гидрофобности и олеофильности, а также отсутствия токсичности при эксплуатации. Современные технологии позволили создавать сорбенты на основе вспененных полимерных материалов, способных перекачивать тонны нефти при весе 1 кг. За последние 10 лет авторы посвятили изучению модификации вспененных полимерных для создания супергидрофобных/суперолефиновых сорбентов. Однако, многие работы так и не вышли за рамки лаборатории, в виду сложности и дороговизны продукта. Цель данной статьи выявить наиболее перспективный класс полимерных материалов с эффективными нефтесорбирующими свойствами. Сравнительный анализ представленный в работе дает обоснования выбора в качестве нефтесорбирующего вспененного материала неполярных полимеров. Благодаря природной гидрофобности и олеофильности, эластичности, доступности сырья на отечественном рынке, дает потенциал развития в этом направлении. Не изученными остаются свойства вспененных полимерных материалов на основе этилен-пропилен-диеновых каучуков, обладающих, по мимо прочего, атмосферостойкостью, широким температурным диапазоном применения, что важно для эксплуатации в условиях крайнего севера или экваториальных морей, где многие другие полимеры теряют свои способности эффективно собирать разливы, высоконаполняемостью при производстве смеси, позволяющую модифицировать состав. К положительным фактам добавляется достаточно хорошо изученная технология вспенивания открытопористых полимерных материалов на основе неполярных эластомеров.

Еще

Нефтесорбирующие свойства, нефтяные разливы, неполярный полимер, открытая пора, гидрофобность, олеофильность, этиленпропилендиеновый каучук

Короткий адрес: https://sciup.org/140301814

IDR: 140301814 | DOI: 10.20914/2310-1202-2023-1-240-248

Список литературы О перспективах применения полимерных материалов для сорбентов предназначенных для очистки воды от нефтепродуктов

Алешин И.В., Гончаров В.К., Зуева Е.С., Гетман В.Э. Борьба с аварийными разливами нефти в замерзающих морях России // Морские интеллектуальные технологии. 2019. № 3-2(45). С. 18-24.
Пат. № 2788206, RU, E02B 15/00, 15/04. Устройство для очистки водной поверхности / Потетюрин М.А., Катин В.Д. № 2022111662; Заявл. 27.04.2022; Опубл. 17.01.2023.
Ольшанская Л.Н., Татаринцева Е.А. Сорбенты для очистки поверхностных и сточных вод от нефти и продуктов её переработки // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 4. С. 6-11. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-4-006-011
Аминева Э.С., Дмитриев Д.В., Семенов В.М. Природный сорбент для очистки от нефтезагрязнений // Нефть. Газ. Новации. 2022. № 6(259). С. 84-87.
Аллан С.Э., Смит Б.В., Андерсон К.А. Воздействие разлива нефти из глубоководного горизонта на биодоступные полициклические ароматические углеводороды в прибрежных водах Мексиканского залива // Технологии экологических наук. 2012. Т. 46. № 4. С. 2033-2039. https://doi.org/10.1021/es202942q
Воронов А.А., Малышкина Е.С., Фугаева А.М. Сбор и очистка поверхностных сточных вод с производственных площадок нефтепромыслов // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов. Тюмень: ТИУ, 2018. Т. 1. С. 144-146.
Малышкина Е.С. Классификация сорбентов, используемых в технологиях очистки сточных вод от нефтепродуктов // Градостроительство и архитектура. 2020. Т. 10. № 3. С. 26-34. https://doi.org/10.17673/Vestnik.2020.03.
Байбурдов Т.А., Шмаков С.Л. Полимерные сорбенты для сбора нефтепродуктов с поверхности водоёмов: обзор англоязычной литературы за 2000-2017 гг. (часть 1) // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18. №. 1. С. 36-44. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2018-18-1-36-44
Байбурдов Т.А., Шмаков С.Л. Полимерные сорбенты для сбора нефтепродуктов с поверхности водоёмов: обзор англоязычной литературы за 2000-2017 гг. (часть 2) // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18. №. 2. С. 145-153. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2018-18-2-145-153
Байбурдов Т.А., Шиповская А.Б. Полимерные сорбенты для сбора нефтепродуктов с поверхности водоёмов: обзор русскоязычной литературы за 2000-2017 гг. (часть 3) // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18. №. 3. С. 285-298. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2018-18-3-285-298
Каменшиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. Москва - Ижевск, 2005. 268 с.
Кахраманлы Ю.Н. Пенополимерные нефтяные сорбенты. Экологические проблемы и их решения. Баку: «Элм», 2012. 305 с.
Cunha S.R.S., Souza Jr F.G. Adsorbent biopolymers based on Couroupita guianensis // Abstracts of International Conferences & Meetings. 2021. V. 1. №. 2. P. 4-4. https://doi.org/10.5281/zenodo.4876594
Kuen T.K.A., Zenitova L.A. Chitosan-containing polyurethane foams as oil spill absorbers // Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Chemical technology and biotechnology. 2019. №. 2. P. 7-21. https://doi.org/10.15593/2224-9400/2019.2.01
Hwang U., Lee B., Oh B., Su Shin H. et al. Hydrophobic lignin/polyurethane composite foam: An eco-friendly and easily reusable oil sorbent // European Polymer Journal. 2022. V. 165. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2021.110971
Zhou M.H., Cho W.J. Oil absorbents based on styrenebutadiene rubber // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 89. № 7. P. 1818-1824. https://doi.org/10.1002/app.12252
Keshawy M., El-Moghny T.A., Abdul-Raheim A.-R.M., Kabel K.I. et al. Synthesis and characterization of oil sorbent based on Hydroxypropyl Cellulose Acrylate // Egyptian Journal of Petroleum. 2013. V. 22. №. 4. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2013.11.008
Zhang H., Zhen Q., Cui J.-Q., Liu R.-T. et al. Groove-shaped polypropylene/polyester micro/nanofibrous nonwoven with enhanced oil wetting capability for high oil/water separation // Polymer. 2020. P. 122356. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2020.122356
Lin C., Huang C.L., Shern C.C. Recycling waste tire powder for the recovery of oil spills // Resources. Conservation and Recycling. 2008. V. 52. № 10. P. 1162-1166.
Клемпнер Д., Сендиджаревич В. Полимерные пены и технология вспенивания. Москва: Профессия, 2009. 604 с.
Узденский В.Б., Модификация полимерных материалов. Практическое руководство для технолога; 2е издание. Санкт-Петербург: «ЦОП Профессия», 2020.
Hailan S.M., Ponnamma D., Krupa I. The Separation of Oil/Water Mixtures by Modified Melamine and Polyurethane Foams: A Review // Polymers. 2021. V. 13. P. 4142. https://doi.org/10.3390/polym13234142
Hu Y., Liu X., Zou J., Gu T. et al. Graphite/ Isobutylene-isoprene Rubber Highly Porous Cryogels as New Sorbents for Oil Spills and Organic Liquids // ACS Appl. Mat. and Interfaces. 2013. V. 5. № 16. P. 7737-7742.
Songsaeng S., Thamyongkit P., Poompradub S. Natural rubber/reduced-graphene oxide composite materials: Morphological and oil adsorption properties for treatment of oil spills // J. Adv. Res. 2019. V. 20. P. 79-89. https://doi.org/10.1016/j.jare.2019.05.007
Lu Y., Li S., Chen F., Ma H. et al. Development of coin-shaped ZIF 7 functionalized superhydrophobic polysulfone composite foams for continuous removal of oily contaminants from water // Journal of Hazardous Materials. 2022. V 421. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126788
Синицына О.О., Печникова И.А., Беляева Н.Н., Мамонов Р.А. и др. Новые сведения о токсичности и опасности химических и биологических веществ. Меламин (1,3,5 - триазино - 2,4,6 - триамин) // Токсикологический вестник. 2012. № 4 (115).
Колосова А.С., Пикалов Е.С. Современные газонаполненные полимерные материалы и изделия // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2020. № 10. С. 54-67.
Шварц О., Эбелинг Ф.-В., Фурт Б. Переработка пластмасс: подготовка сырья, технологии и оборудование, соединение полимеров, покрытия и отделка. Санкт-Петербург: Профессия, 2008. 315 с.
Кочуров Д.В., Аракелян А.Г., Паламарчук А.А., Шишакина О.А. Физические вспенивающие агенты в производстве современных пеноматериалов // Международный студенческий научный вестник. 2018. № 6. С. 86.
Раувендааль К. Основы экструзии. Москва: ЦОП Профессия, 2021.
Дмитриенко С.Г., Апяри В.В. Пенополиуретаны. Сорбционные свойства и применение в химическом анализе. Красанд, 2009.
Бакирова И.Н., Зенитова Л.А. Газонаполненные полимеры: учебное пособие. Казань: Изд-во Казан.гос. технол. ун-та, 2009. 105 с.
Кахраманлы Ю.Н., Юзбашева Л.Н., Фараджев Г.М. Пенополиуретан - сорбент для очистки водных поверхностей от нефти и нефтепродуктов // Aзербайджанский химический журнал. 2011. № 2.
Аверко-Антонович, Р.Я. Омельченко, Н.А. Охотина, Ю.Р. Эбич Технология резиновых изделий: учеб. пособие для вузов. Л.: Химия, 1991. 352 с.
Karakutuk I., Okay O. Macroporous rubber gels as reusable sorbents for the removal of oil from surface waters // Reactive and Functional Polymers. 2010. V. 70. №. 9. P. 585-595. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2010.05.015.
Ceylan D., Dogu S., Karacik B., Yakan S.D. Evaluation of butyl rubber as sorbent material for the removal of oil and polycyclic aromatic hydrocarbons from seawater // Env. Sci. Technol. 2009. V. 43. № 10. P. 3846-3852.
Lopez-Gonzalez E., Saiz-Arroyo C., Rodriguez-Perez M.A. Low-density open-cell flexible polyolefin foams as efficient materials for oil absorption: influence of tortuosity on oil absorption // International Journal of Environmental Science and Technology. 2020. V. 17. P. 1663-1674. https://doi.org/10.1007/s13762-019-02576-0
Wypych G. Handbook of polymers. Elsevier, 2022.
Liu H., Kang Y. Superhydrophobic and superoleophilic modified EPDM foam rubber fabricated by a facile approach for oil/water separation // Applied Surface Science. 2018. V. 451. P. 223-231. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.04.179.

Еще

Статья научная