Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

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

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-1-240-248

Аннотация

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.

Об авторах

А. М. Толстов
Институт тонких химически технологий имени М.В.Ломоносова, Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики

аспирант, кафедра химии и технологии переработки эластомеров имени Кошелева Ф.Ф., пр-т Вернадского, 78, г. Москва, 119454, Россия



Ю. А. Наумова
Институт тонких химически технологий имени М.В.Ломоносова, Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики

д.т.н., профессор, кафедра химии и тенологии переработки эластомеров имени Кошелева Ф.Ф., пр-т Вернадского, 78, г. Москва, 119454, Россия



Список литературы

1. 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.

2. 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.

3. 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. doi: 10.25750/1995–4301–2021–4–006–011

4. Аминева Э.С., Дмитриев Д.В., Семенов В.М. Природный сорбент для очистки от нефтезагрязнений // Нефть. Газ. Новации. 2022. № 6(259). С. 84–87.

5. 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. doi: 10.1021/es202942q

6. 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.

7. Малышкина Е.С. Классификация сорбентов, используемых в технологиях очистки сточных вод от нефтепродуктов // Градостроительство и архитектура. 2020. Т. 10. № 3. С. 26–34. doi: 10.17673/Vestnik.2020.03.

8. 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. doi: 10.18500/1816–9775–2018–18–1–36–44

9. 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. doi: 10.18500/1816–9775–2018–18–2–145–153

10. 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. doi: 10.18500/1816–9775–2018–18–3–285–298

11. Каменшиков Ф.А., Богомольный Е.И. Нефтяные сорбенты. Москва – Ижевск, 2005. 268 с.

12. Кахраманлы Ю.Н. Пенополимерные нефтяные сорбенты. Экологические проблемы и их решения. Баку: «Элм», 2012. 305 с.

13. 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. doi: 10.5281/zenodo.4876594

14. 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. doi: 10.15593/2224–9400/2019.2.01

15. 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. doi:10.1016/j.eurpolymj.2021.110971

16. Zhou M.H., Cho W.J. Oil absorbents based on styrenebutadiene rubber // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 89. № 7. P. 1818–1824. doi:10.1002/app.12252

17. 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. doi:10.1016/j.ejpe.2013.11.008

18. 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. doi:10.1016/j.polymer.2020.122356

19. 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.

20. Клемпнер Д., Сендиджаревич В. Полимерные пены и технология вспенивания. Москва: Профессия, 2009. 604 с.

21. Узденский В.Б., Модификация полимерных материалов. Практическое руководство для технолога; 2е издание. Санкт-Петербург: «ЦОП Профессия», 2020.

22. 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. doi:10.3390/polym13234142

23. 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.

24. 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. doi: 10.1016/j.jare.2019.05.007

25. 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. doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.126788

26. 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).

27. Колосова А.С., Пикалов Е.С. Современные газонаполненные полимерные материалы и изделия // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2020. № 10. С. 54–67.

28. 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.

29. 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.

30. Раувендааль К. Основы экструзии. Москва: ЦОП Профессия, 2021.

31. Дмитриенко С.Г., Апяри В.В. Пенополиуретаны. Сорбционные свойства и применение в химическом анализе. Красанд, 2009.

32. Бакирова И.Н., Зенитова Л.А. Газонаполненные полимеры: учебное пособие. Казань: Изд-во Казан.гос. технол. ун-та, 2009. 105 с.

33. Кахраманлы Ю.Н., Юзбашева Л.Н., Фараджев Г.М. Пенополиуретан – сорбент для очистки водных поверхностей от нефти и нефтепродуктов // Aзербайджанский химический журнал. 2011. № 2.

34. Аверко-Антонович, Р.Я. Омельченко, Н.А. Охотина, Ю.Р. Эбич Технология резиновых изделий: учеб. пособие для вузов. Л.: Химия, 1991. 352 с.

35. 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. doi: 10.1016/j.reactfunctpolym.2010.05.015.

36. 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.

37. 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. doi: 10.1007/s13762–019–02576–0

38. Wypych G. Handbook of polymers. Elsevier, 2022.

39. 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. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.04.179.


Рецензия

Для цитирования:


Толстов А.М., Наумова Ю.А. О перспективах применения полимерных материалов для сорбентов предназначенных для очистки воды от нефтепродуктов. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023;85(1):240-248. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-1-240-248

For citation:


Tolstov A.M., Naumova Y.A. On the prospects for the use of polymeric materials for sorbents intended for water purification from oil products. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2023;85(1):240-248. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-1-240-248

Просмотров: 429


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)