Сорбенты на основе глауконита для сбора нефти и нефтепродуктов

Аннотация

Получены сорбенты на основе природного материала глауконита для сбора нефти и нефтепродуктов с разных поверхностей. Глауконит относится к алюмосиликатным минералам и широко используется для очистки воды и почвы от различных поллютантов. Классификация позволила отобрать фракцию глауконита с размером частиц 0.045–0.1 мм, которая наиболее эффективна при сорбции нефтепродуктов. Для этого проводилась термическая активация и модифицирование сорбента органическими соединениями. Термообработка образцов глауконита осуществлялась при температурах 100, 600 и 1000 °С. Для придания ему гидрофобных свойств модифицировали
стеариновой кислотой. При контакте сорбентов с водой (продолжительность 92 часа) установлено, что при массовой доле стеариновой кислоты 5 масс. % наблюдаются наименьшие потери массы у всех трех образцов. Краевой угол смачивания для сорбентов больше 90°, что привело к изменению состояния его поверхности. Полученные образцы не смачиваются водой и могут долгое время находиться на ее поверхности. Взаимодействие нефти и гидрофобного сорбента показало,
что через семь минут частицы сорбента проникают в нефть, которая также имеет гидрофобную поверхность и может сорбировать на ней поверхностно-активное вещество, нанесенное на сорбент, что свидетельствует о сродстве стеариновой кислоты к нефти. Гранулированный сорбент, термически активированный при температуре 1000 °С и модифицированный целлюлозосодержащим компонентом, в течение 2 минут сорбировал нефть. Использование данного модификатора увеличило пористость сорбента, что и повлияло на скорость сорбции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Carmody O., Frost R., Xi Y., Kokot S. Surface characterisation of selected sorbent materials for common
hydrocarbon fuels. Surface Science. 2007;601: 2066–2076. DOI: https://doi.org/10.1016/j.susc.2007.03.004
2. Ань К., Фазылова Д., Назирова А., Зенитова Л., Янов В. Пенополиуретан, наполненный хитозаном — сорбент для ликвидации нефтяных загрязнений. Экология и промышленность России.
2019;23(5): 37–41. DOI: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-5-37-41
3. Калинина Е., Глушанкова И., Рудакова Л., Сабиров Д. Получение модифицированного сор-
бента на основе шламов содового производства для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов
с поверхности воды. Экология и промышленность России. 2018;22(5): 30–35. DOI: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-5-30-35
4. Домрачева В., Трусова В., Остапчук Д. Очистка сточных вод от нефтепродуктов с использованием углеродных сорбентов и отходов пенополимеров. Экология и промышленность России.
2017;21(11): 25–29. DOI: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2017-11-25-29
5. Nurliyana Che Mohamed Hussein S., Hidayati Othman N.,Dollah A., Nazihah Che Abdul Rahim A.,
Shuhadah Japperi N., Syamimi Mohd Asymawi Ramakrishnan N. Study of acid treated mixed sawdust as
natural oil sorbent for oil spill. Materials Today: Proceedings. 2019;19(4): 1382–1389. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.11.156
6. Cao S., Dong T., Xu G., Wang F. Oil spill cleanup by hydrophobic natural fi bers. Journal of Natural Fibers.
2017;14(5): 727–735. DOI: https://doi.org/10.1080/15440478.2016.1277820
7. Kizil S., Bulbul Sonmez H. Oil loving hydrophobic gels made from glycerol propoxylate: Effi cient and
reusable sorbents for oil spill clean-up. Journal of Environmental Management. 2017;196: 330–339. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.02.016
8. Wang J., Wang A., Wang W. Robustly superhydrophobic/superoleophilic kapok fi ber with
ZnO nanoneedles coating: Highly effi cient separation of oil layer in water and capture of oil droplets in oilin-
water emulsions. Industrial Crops and Products.
2017;108: 303–311. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.06.059
9. Hoang P. H., Hoang A. T., Chung N. H., Dien L. Q., Nguyen X. P., Pham X. D. The effi cient lignocellulosebased sorbent for oil spill treatment from polyurethane and agricultural residue of Vietnam. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects.
2018;40(3): 312–319. DOI: https://doi.org/10.1080/15567036.2017.1415397
10. Bandura L., Woszuk A., Kołodynska D. Franus W. Application of mineral sorbents for removal of
petroleum substances: a review. Minerals. 2017;7(3): 37. DOI: https://doi.org/10.3390/min7030037
11. Adebajo M. O., Frost R. L., Kloprogge J. T., Carmody O., Kokot S. Porous materials for oil spill
cleanup. A review of synthesis and absorbing properties. Journal of Porous Materials. 2003;10(3): 159–170.
DOI: https://doi.org/10.1023/A:1027484117065
12. Грачева Н. В., Желтобрюхов В. Ф., Селезнева Н. А. Сорбция эмульгированных нефтепродуктов из сточных вод модифицированной опокой. Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2019;74: 80–87.
Режим доступа: http://vgasu.ru/attachments/1_74_.pdf
13. Hubbe M. A. New horizons for use of cellulosebased materials to adsorb pollutants from aqueous
solutions. Lignocellulose. 2013;2(2): 386–411. Режим доступа: http://lignocellulose.sbu.ac.ir/Issue%2005/Ligno100_Hubbe_Cellulose-Based%20Materials%20t
o%20Adsorb%20Pollutants_386-411_PDF.pdf
14. Prathap A., Sureshan K. M. Organogelator– сellulose composite for practical and eco-friendly
marine oil-spill recovery. Angewandte Chemie. 2017;129(32): 9405–9409. DOI: https://doi.org/10.1002/ange.201704699
15. Zhang H., Li Y., Xu Y., Lu Z., Chen L., Huang L., Fan M. Versatile fabrication of superhydrophobic and
ultralight cellulose based aerogel for oil spillage cleanup. Physical Chemistry Chemical Physics.
2016;18(40): 28297–28306. DOI: https://doi.org/10.1039/C6CP04932J
16. Liu H., Geng B., Chen Y., Wang H. Review on the aerogel-type oil sorbents derived from
nanocellulose. ACS Sustainable Chem. Eng. 2017;5(1): 49–66. DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6b02301
17. Bidgoli H., Mortazavi Y., Khodadadi A. A. A functionalized nano-structured cellulosic sorbent
aerogel for oil spill cleanup: Synthesis and characterization. Journal of Hazardous Materials.
2019;366: 229–239. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.11.084
18. Wang Z., Saleem J., Barford J. P., McKay G. Preparation and characterization of modifi ed rice
husks by biological delignifi cation and acetylation for oil spill cleanup. Environmental Technology. 2018;41(15): 1980–1991. DOI: https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1552725
19. Laitinen O., Suopajдrvi T., Цsterberg M., Liimatainen H. Hydrophobic, superabsorbing aerogels
from choline chloride-based deep eutectic solvent pretreated and silylated cellulose nanofibrils for
selective oil removal. ACS Appl. Interfaces. 2017;9(29): 25029–25037. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.7b06304
20. Wang Y., Chen A., Peng M., Tan D., Liu X., Shang C., Luo S., Peng L. Preparation and
characterization of a fluorizated kaolin–modified melamine sponge as an absorbent for effi cient and
rapid oil/water separation. Journal of Cleaner Production. 2019;217: 308–316. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.01.253
21. Gao H., Sun P., Zhang Y., Zeng X., Wang D., Zhang Y., Wang W. A two-step hydrophobic fabrication
of melamine sponge for oil absorption and oil / water separation. Surface and Coatings Technology. 2018;339: 147–154. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.02.022
22. Oribayo O., Pan Q., Feng X., Rempel G. L. Hydrophobic surface modifi cation of FMSS and its application
as effective sorbents for oil spill clean-ups and recovery. AIChe Journal. 2017;63(9): 4090–4102.
DOI: https://doi.org/10.1002/aic.15767
23. Anuzyte E., Vaisis V. Natural oil sorbents modifi cation methods for hydrophobicity improvement.
Energy Procedia. 2018;147: 295–300. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.07.095
24. Patowary M., Pathak K., Ananthakrishnan R. A facile preparation of superhydrophobic and oleophilic
precipitated calcium carbonate sorbent powder for oil spill clean-ups from water and land surfaces.
RSC Advances. 2015;5(97): 79852–79859. DOI: https://doi.org/10.1039/C5RA13847G
25. Юдаков А. А., Ксеник Т. В., Перфильев А. В., Молчанов В. П.. Гидрофобно-модифицированные
сорбенты для очистки нефтесодержащих вод. Вестник ДВО РАН. 2009;2: 59–63. Режим доступа:
https://socionet.ru/d/spz:cyberlenin-ka:1540:14725834/http://cyberleninka.ru/article/n/gidrofobno-
modifi tsirovannye-sorbenty-dlya-ochistkineftesoderzhaschih-vod
26. Wang Y., Feng Y., Yao J. Construction of hydrophobic alginate-based foams induced by zirconiumions
for oil and organic solvent cleanup. Journal of Colloid and Interface Science. 2019;533: 182–189. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.08.073
27. Фокина Н. В. Перспективы использования сорбентов различной модификации при очистке
природных сред от нефтепродуктов в условиях Кольского Севера. Вестник МГТУ. 2019;22(1):
101–108. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2019-22-1-101-108 101
28. Prokof’ev V. Yu., Razgovorov P. B., Zakharov O. N., Gordina N. E. Study of pore texture of sorbents
based on kaolin clay. Russian Journal of Applied Chemistry. 2011;84(11): 1866–1870. DOI: https://doi.org/10.1134/S107042721111005X
29. Wahi R., Chuah L. A., Choong T. S. Y., Ngaini Z., Nourouzi M. M. Oil removal from aqueous state by
natural fi brous sorbent: An overview. Separation and Purifi cation Technology. 2013;113: 51–63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2013.04.015
30. Bhardwaj N., Bhaskarwar A. N. A review on sorbent devices for oil-spill control. Environmental
Pollution. 2018;243: 1758–1771. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.09.141
31. Moazed H., Viraraghavan T. Coalescence / fi ltration of an oil-in-water emulsion in a granular organo-
clay / anthracite mixture bed. Water, Air, and Soil Pollution. 2002;138: 253–270. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1015581011172
32. Wei Q. F., Mather R. R., Fotheringham A. F., Yang R. D. Evaluation of nonwoven polypropylene oil
sorbents in marine oil-spill recovery. Marine Pollution Bulletin. 2003;46(6): 780–783. DOI: https://doi.org/10.1016/S0025-326X(03)00042-0
33. Pagnucco R., Phillips M. L. Comparative effectiveness of natural by-products and synthetic
sorbents in oil spill booms. Journal of Environmental Management. 2018;225: 10–16. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.07.094
34. Нифталиев С. И., Перегудов Ю. С. , Мокшина Н. Я., Мэжри Р., Саранов И. А. Влияние терми-
ческой активации глауконита на его влаго- и нефтеёмкость. Экология и промышленность России.
2019;23(7): 42–47. DOI: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-7-42-47