МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Специальность: 18.04.01 «Химическая технология» Кафедра: «ТООСППиТБ» РЕФЕРАТ по дисциплине: «Современные проблемы химической технологии» (наименование учебной дисциплины) на тему: Технология получения нефтесорбентов Студент Руководитель Проект защищен ________________ (Подпись, дата) ________________ (Подпись) _Шевченко С. С. (Фамилия, инициалы) _________ (Дата) ________________ (Дата) Воронеж – 2023 г. _Хм-231_ (Группа) Щербакова М. С. (Фамилия, инициалы) ____________________ (Оценка) Содержание Введение ................................................................................................................ 3 1 Литературный обзор ......................................................................................... 5 1.1 Виды сорбентов нефти................................................................................... 5 1.2 Природные неорганические сорбенты нефти ............................................. 6 1.4 Использование каолиновых глин для сорбции нефтепродуктов .............. 7 1.5 Повышение сорбционной емкости ............................................................... 8 1.7 Регенерация сорбентов .................................................................................. 9 2. Экспериментальная часть .............................................................................. 10 2.1 Объекты исследования ................................................................................ 10 2.2 Методы исследования .................................................................................. 10 3. Результаты исследования .............................................................................. 16 3.4 Технологическая схема получения сорбента на основе глины для сбора нефти .................................................................................................................... 19 Заключение ......................................................................................................... 21 Список используемой литературы ...................................................................... 22 Введение Одной из глобальных проблем человечества является ухудшающаяся экологическая обстановка. Всемирная глобализация и рост потребления приводят к тому, что увеличивается добыча ископаемого сырья, в частности нефти. Природа страдает не только при бурении скважин, прокладке трубопровода или сжигании мазута. Разливы сырой нефти по поверхности моря, с образованием нефтяных пленок, или почвы являются экологическим бедствием [1]. В этом случае почва, наземные и подземные водные источники получают такое загрязнение, для восстановления после которого им потребуются долгие годы [2]. Нефтью и нефтепродуктами загрязняются воды планеты. Ежегодно в Мировой океан их попадает до 10 млн. тонн. А ведь только литр нефти, плавающий пятном на поверхности морской воды, лишает ее 40 тысяч литров кислорода. Тонна же может оказать отрицательное воздействие на площадь в 12 км2 [3]. Для сбора нефтяных и масляных продуктов с поверхности воды применяются специальные сорбенты, обладающие способностью к поглощению разлитых материалов [4]. Одним из наиболее перспективных направлений в устранении последствий разлива нефти, очистке сточных вод является использование природных минералов в качестве сорбентов. Поскольку глины с низким содержанием глинистой составляющей наиболее распространены в природе, то возможность использования глин с переменным составом находится в центре нашего внимания [5]. Для изменения сорбционной активности глин осуществляют механическую обработку, термическую модификацию и химическую активацию с помощью химических реагентов, таких как кислоты, щелочи, соли с различной продолжительностью воздействия. После сбора нефтепродуктов отработанные сорбенты зачастую утилизируют путём захоронения или размещения на специальных полигонах отработанных сорбентов, наиболее дешевым, но неэкологичным методом. Сорбция относится к обратимым процессам, поэтому со временем происходит процесс десорбции, а, следовательно, повторное загрязнение окружающей среды. Самым опасным последствием такой утилизации является возможность попадания нефтепродуктов в подземные воды [6]. Целью данной работы является увеличение сорбционной способности глины Латненского месторождения, выявление возможности регенерации отработанных сорбентов и разработка технологической схемы производства сорбента. 1 Литературный обзор Адсорбенты – это материалы, для которых характерен процесс поглощения, или «связывания», нефти путем физической поверхностной адсорбции. Явление адсорбции возникает из-за наличия взаимного притяжения между молекулами адсорбента и нефти на границе раздела соприкасающихся фаз. В связи с этим количество поглощаемого данными материалами вещества, прежде всего, зависит от их свободной площади и свойств поверхности [6]. 1.1 Виды сорбентов нефти В современном мире остро встает вопрос о защите окружающей среды от различных загрязнений. Для ликвидации последствий разливов нефти и нефтепродуктов чаще всего стараются использовать недорогие и эффективные методы. Многие исследователи сходятся во мнении, что для решения экологической проблемы, связанной с разливами нефти на водных и земных поверхностях, эффективнее всего использовать сорбенты. Благодаря сорбентам, в процессе сбора нефти, достигается максимально возможное соприкосновение загрязненной нефтью поверхности и поверхности частиц сорбционного материала [7]. Органические сорбенты для сбора разливов Перспективным в плане совершенствования являются органические сорбенты для нефти за счёт природного происхождения. К данным видам изделий относятся опилки, шерсть, шелуха, кора и другие материалы. Для наглядного примера рассмотрим шерсть. Сорбент качественно проявляет себя в сборе нефтепродуктов. К примеру, 1 кг шерсти способен поглощать 10 кг нефти. Кроме того, допускается его повторное использование после выжима. Спустя 2-3 процедуры сорбент напитывается битумом – дальнейшее применение не допускается. Основным минусом является цена. Распространённым органическим сорбентом также являются опилки. Перед применением требуется подготовка, в т. ч. для использования на водной поверхности. Главное преимущество опилок невысокая цена. Однако они подходят для одноразового применения и требуют дополнительных затрат на утилизацию. Искусственные минеральные сорбенты Минеральные сорбенты для сбора нефти, согласно статистическим данным, занимают 70% от рынка. Однако применение их на водной поверхности недопустимо, т. к. из-за гидрофобных характеристик быстро опускают на дно. Поэтому они способны лишь скрывать последствия разлива, а через некоторое время топливо всплывает, хотя и в меньшем объёме. Минеральные сорбенты рекомендуется использовать исключительно на твёрдой поверхности. Пример искусственных минеральных сорбентов это перлит, керамзит, силикагель. Синтетические продукты Синтетические нефтяные сорбенты – искусственно созданные в лабораторных условиях изделия. В сравнении с вышеуказанными продуктами считаются более эффективными, что обусловлено свойствами поглощения. Высокое распространение этого вида сорбентов получили: полипропилен, полиуретан, тефлон. Несомненными плюсами данного вида выступает: -термостойкость; -устойчивость к химикатам; -стойкость к физическому воздействию. 1.2 Природные неорганические сорбенты нефти К сорбентам такого вида относятся: диатомитовые породы, различные виды глин, песок, пемза, туфы, цеолиты, перлит и т. п. Широко используется диатомиты и глина из-за низкой стоимости и возможности производить их в больших объёмах, а также песок, им засыпают небольшие участки разливов нефти и нефтепродуктов. Считаем, что природные сорбенты наиболее востребованы в химической промышленности, поскольку они не наносят вред природе. Природные минералы, а также осадочные горные породы широко используются в процессах водоочистки, сорбции катионов тяжелых металлов, каталитических процессах синтеза органических соединений и т. д. Как известно, природные неорганические сорбенты имеют развитую удельную пористость и хорошую способность к адсорбированию, что обусловлено небольшим объемным весом и значительной естественной пористостью. Поэтому природные сорбенты активно используются в промышленности. Неорганические сорбенты активно используются в качестве сырья в сфере охраны природы [8]. 1.4 Использование каолиновых глин для сорбции нефтепродуктов Глины благодаря своим особенностям обладают способностью адсорбировать неорганические ионы, органические молекулы, в том числе красителей и нефтепродуктов, на поверхности частиц и в межслойном пространстве, при этом образуются прочные комплексы, удерживающиеся на поверхности как силами электростатического взаимодействия, так и силами Ван-дер-Вальса [11]. Адсорбционный процесс широко используется для очистки сточных вод благодаря своей простоте и более низкой стоимости по сравнению с другими традиционными материалов технологиями. использование Среди альтернативных широкодоступных глин сорбирующих для адсорбции органических загрязнителей привлекает все большее внимание во всем мире. Глины в естественной и модифицированной формах широко используются для удаления органических загрязнителей из различных сточных вод [12]. Сорбционный метод является наиболее перспективным и рентабельным методом удаления сырой нефти из воды благодаря его низкой стоимости, высокой эффективности, простоте и высокой способности по удалению по сравнению с другими методами. Тем не менее, несмотря на эффективное широкое использование природных неорганических сорбентов, таких как глины, для сорбции тяжелых металлов, красителей и фармацевтических загрязнителей из воды, существует очень мало сообщений об использовании глинистых минералов для связывания сырой нефти [12-14]. В настоящее время уделяется большое внимание методам модифицирования глины для адсорбции нефтепродуктов из-за экологичности глинистых материалов. 1.5 Повышение сорбционной емкости Свойства глин, в том числе и сорбционные, во многом определяются строением их кристаллической решетки, минеральным и гранулометрическим составом, условиями среды. Минеральный состав глин реализуется в виде энергии на поверхности частиц, а гранулометрический – в виде площади активной поверхности. Эти два комплексных показателя в основном и определяют сорбционную активность глин [5]. С целью повышения сорбционных свойств материалы, используемые для очистки растворов, содержащих ионы тяжелых металлов, подвергают различного рода модификациям. Происходящие при этом изменения свойств, вследствие растворения определенной части оксидов приводит к увеличению удельной поверхности и пористости сорбентов. Повышения сорбционной емкости обычных природных глин, являющихся доступным и широко распространенным материалом, можно достичь путем их активации обогащением, кислотной и солевой обработкой, что позволяет удалить пустую породу, увеличивают содержание сорбционноактивных минералов гравитационным методом. Механизм активации так же запускают электромагнитным излучением. Установлено, что ИК – активация позволяет увеличить ее в 1,4-1,8 раз, а УФактивация в 1,8-2,7 раз. Следует отметить, что наименьший эффект активации зафиксирован при обработке каолинитовой глины и составил 1,4 раза при ИКактивации и 1,8 раз при УФ-активации [12]. Сжатие под давлением является одним из механических методов активации глин. Так как глинистые грунты относятся к пористым объектам, сжатие их под давлением приводит к изменению структуры. При низких давлениях уплотнение глин происходит за счёт переориентировки частиц и уменьшения объема пор. Степень ориентированности частиц с ростом давления отличается для глин разного минерального состава. Наиболее совершенную ориентацию уже при малых давлениях приобретают частицы каолинита по сравнению с монтмориллонитовой глиной [11]. 1.7 Регенерация сорбентов На сегодняшний день 20 % загрязнений нефтяными продуктами удаляются механическим способом, ещё 20 % – с применением современных сорбирующих веществ, а 60% вовсе не ликвидируются. При этом, наиболее эффективным, имеющим явные преимущества считается именно сорбционные методы. Методы регенерации сорбентов Сжигание отработанных сорбентов может предотвратить вторичное загрязнение среды, но при этом теряется сам продукт – нефть, что влечет за собой дополнительные издержки и потерю прибыли. Любое предприятие – виновник загрязнения, стремится как можно быстрее собрать разлив, но при этом уменьшить затраты. Кроме того, не всегда есть возможность сжечь сорбент, например, в случае с минеральными сорбентами или полимерными (при нагревании расплавляются и забивают колосниковые решетки). Конечным продуктом является зола, используемая в качестве стройматериалов. Механические (компрессионные) методы регенерации: отжим на цетрифуге, на фильтрпрессе с промывкой и т.д., подходят в случае полимерных материалов, а вот от в случае с углеродными нефтесорбентами, вообще не применим из-за значительной пористости и относительно низкой прочности. Для углеродных нефтесорбентов применимы также методы низкотемпературной, термической и химической регенерации. Низкотемпературный (тепловой) метод основан на нагревании отработанного сорбента паром или инертными газами до температуры 100-400оС. Высокотемпературный метод (термический) проводится при условиях, приближенных к условиям получения сорбента, при этом сорбат также подвергается термодеструкции с выделением летучих и конденсирующихся продуктов пиролиза и образованием вторичного углеродного остатка [18]. 2. Экспериментальная часть 2.1 Объекты исследования Для исследования были применены каолинитсодержащие глины Латненского месторождения Семилукского района Воронежской области марок ЛТ-2С, ЛТ-ОС, ЛТ-К1С как основа для сорбента. Объем залежи 100 млн. тонн. В минеральном составе данных глин преобладает каолинит, в небольших количествах присутствует монтмориллонит, гидрослюда [19]. Глауконит Каринского месторождения Кунашакского района Челябинской области, минерал из группы сложных калийсодержащих водных алюмосиликатов зеленоватого цвета [20]. А также технический мел. В качестве загрязнителя использовалась нефть Ⅱ. 2.2 Методы исследования Химический состав глин анализировали на спектрометре BRUKER S2 RANGER методом энергодисперсионной спектрометрии. Термическая осуществлялась в активация электропечи ренгенофлуоресцентной минеральных ЭКПС-10 с сорбентов микропроцессорным терморегулятором при t = 600 °С [21]. Методы модификация и активация глины Для изучения общих сорбционных свойств глины были подвергнуты термической, химической (кислотной и известковой), механической активации, ультразвуковой обработке, а также модификации (добавлению минералов в состав сорбента на основе глин). Для модификации добавляли к глине марки ЛТ-2С глауконит и технический мел в пропорции 1:1. Для интенсификации химических процессов наибольшее применение нашло ультразвуковое воздействие. При этом происходит образование и рост парогазовых пузырьков в жидкости, которые колеблются (осциллируют), пульсируют и схлопываются [22]. Применяли ультразвуковую обработку для лучшего смешения глины марки ЛТ-2С с глауконитом 1:1, помещали разбавленную водой смесь в ультразвуковую ванну на 1,5 часа. Термическая активация один из самых доступных и эффективных способов увеличения сорбционной емкости глины. В процессе прокаливания каолин удаляет структурную воду, кристаллическую воду, углерод и другие летучие вещества и превращается в метакаолинит [23]. Для получения сорбентов этим способ прокаливали глины разных марок при разном температурном режиме в муфельной печи или сушильном шкафу на протяжении 2 часов. Таким образом получили образцы: сорбенты на основе глин марок ЛТ-2С, ЛТ-ОС, ЛТ-К1С прокаленные при температуре 600°С; сорбенты на основе глин марок ЛТ-2С, ЛТ-ОС прокаленные при температуре 1000°С; сорбент на основе глины марки ЛТ-2С с глауконитом смешанные 1:1 прокаленные при температуре 400°С; сорбент на основе глины марки ЛТ-2С с техническим мелом смешанные 1:1 прокаленные при температуре 400°С; сорбент на основе глины марки ЛТ-2С с глауконитом 1:1 обработанный ультразвуком высушенный в сушильном шкафу при температуре 100-120°С; Тонкое и сверхтонкое измельчение всегда сопровождается увеличением запаса свободной (внутренней и поверхностной) энергии измельченного продукта. Эту энергию с успехом можно использовать для увеличения эффективности последующих технологических процессов (ускорения химических реакций, повышения извлечения ценных компонентов, получения новых материалов и т.п.) [23]. Первоначальная обработка глины на основе, которой будет сделан сорбент - это измельчение в ступке до максимально возможной однородности. Термически обработанную глину разделяли на фракции просеиванием через сита соответствующих диаметров. Таким образом были получены сорбенты на основе глины ЛТ-2С прокаленные при 600°С с фракциями: -меньше 0,125 мм -от 0,125 мм до 0,5 мм -более 0,5 мм Сорбенты на основе глины ЛТ-2С прокаленные при 1000°С с фракциями: -от 0,125 мм до 0,5 мм -от 0,5 до 2 мм Химическая активация применяется для увеличения активных центров и сорбционной емкости глин. Проводили кислотную и известковую обработку глин марок ЛТ-2С и ЛТ-ОС. Для кислотной активации глины ЛТ-2С с фракцией от 0,125 мм до 0,5 мм и глины ЛТ-2С прокаленной при температуре 600°С взяли раствор серной кислоты с концентрацией 22% и смешали в пропорции глина/кислота 1:2. Полученную суспензию нагревали при перемешивании, не доводя до кипения, на протяжении 5 часов и оставляли отстаиваться на сутки. Далее фильтровали обработанную кислотой глину, промывая до нейтральной среды, и высушивали в сушильном шкафу. Таким же способом получали образец на основе глины марки ЛТ-2С термические активированный при температуре 600°С с 15 % серной кислотой, так же в последствии на основе этого сорбента получили образец химически и термически активированной с повторным прокаливанием при температуре 720°С. Сорбенты, полученные при кислотной обработке: Сорбент на основе глины марки ЛТ-2С исходный с фракцией от 0,125 мм до 0,5 мм обработанный 22% серной кислотой Сорбент на основе глины марки ЛТ-2С прокаленной при температуре 600°С с фракцией от 0,125 мм до 0,5 мм обработанный 22% серной кислотой Сорбент на основе глина марки ЛТ-2С прокаленной при температуре 600°С обработанный 15% серной кислотой Сорбент на основе глина марки ЛТ-2С прокаленной при температуре 600°С обработанный 15% серной кислотой повторно прокаленный при 720°С Для известковой активации глины марок ЛТ-2С и ЛТ-ОС после термической активации при температуре 600°С с фракцией от 0,125мм до 0,5 мм взяли раствор насыщенной извести с концентрацией 30 % в пропорции глина/раствор извести 1:15. Глину оставляли в растворе извести на 3 суток и отделяли декантацией, после это фильтруя и высушивая в сушильном шкафу. Сорбенты, полученные при известковой обработке: Сорбент на основе глины марки ЛТ-2С прокаленной при температуре 600°С с фракцией от 0,125 мм до 0,5 мм обработанный 30% раствором насыщенной извести Сорбент на основе глины марки ЛТ-ОС прокаленной при температуре 600°С с фракцией от 0,125 мм до 0,5 мм обработанный 30% раствором насыщенной извести. Регенерация отработанных образцов Для регенерации отработанных образцов использованный сорбент на основе марки ЛТ-2С термически обработанный при 1000°С в течении 2 часов с фракцией от 0,125 до 0,5 мм подвергли обжигу на открытом огне в течении 2 часов. После регенерированный сорбент был отправлен на промывку и разделён на два образца. Вследствие проведения эксперимента у образцов подверженных обжигу были обнаружены свойства, не наблюдавшиеся у глин, которые подвергались термической, химической (кислотной и известковой), механической активации, ультразвуковой обработке, а также модификации (добавлению минералов в состав сорбента на основе глин) с целью увеличения их сорбционной емкости. При промывке после обжига у отработанной глины наблюдалось приобретение плавучести. На этой стадии подготовки глины к применению для повторной сорбции нефти, отработанный сорбент был разделён на всплывающий и не всплывающий образцы в соотношении 40% к 60% [24]. После фильтрации и сушки получили сорбенты: Отработанный всплывающий Отработанный не всплывающий Методика определения нефтеемкости Для определения нефтеемкости отбирались образцы глины массой 6 г (±0,05 г), которые заворачивали в кульки из фильтровальной бумаги 10×10 см 3. В чашку Петри наливалась нефть 20-40 мл, сорбент погружался в нефть на 5 минут. Насыщенный нефтью сорбент переносили в установленную на химическом стакане керамическую воронку Бюхнера для сбора излишков нефти, которые собрались в конверте из фильтровальной бумаги, а не сорбировали. Кулёк пригружали гирькой массой 100 г. После обтекания взвешивали сорбент на лабораторных весах, массу фиксировали с точностью до сотых. Опыт повторяли до прекращения сорбции нефти. Расчёт нефтеемкости проводили по формуле: 𝐴= 𝑚1 − 𝑚2 − 𝑘 × 100% 𝑚3 где m1- масса кулька глины после сорбции, m2 - это масса кулька глины; m3-масса навески глины; k-коэффициент сорбции фильтровальной бумаги, равный 2,22 г [25]. Методика определения влагонасыщения Влагонасыщение (В), выраженное в процентах, − отношение массы воды, поглощенной образцом при полном насыщении, к массе сухого образца. Большая часть пор в керамических изделиях сообщается между собой, выходит на поверхность и может быть заполнена водой; такие поры считаются открытыми. Небольшая часть пор изолирована, недоступна для заполнения водой; эти поры называют закрытыми. В связи с этим различают общую пористость, которую составляют закрытые и открытые поры, и открытую, которую составляют только открытые поры. Испытуемые образцы после обжига при 1000 и 1200 °C взвешивают с точностью до 0,1 г и помещают в вакуум-камеру, из которой откачивают воздух до остаточного давления не более 20 мм рт. ст. Затем в сосуд, где производится вакуумирование, постепенно вливают столько воды, чтобы насыщаемые образцы были полностью ею покрыты. После прекращения подачи жидкости вакуум отключают и сосуд с образцами соединяют с атмосферой. Образцы извлекают из воды и при помощи весов с приспособлением для гидростатического взвешивания определяют гидростатическую массу образца (m2). Влагонасыщение (В) рассчитывают с точностью до 0,1% по формуле: 𝑚1 − 𝑚0 𝐵= × 100% 𝑚1 где m0 – масса сухого образца при взвешивании на воздухе; m1 – масса насыщенного водой образца при взвешивании на воздухе [25]. 3. Результаты исследования 3.1 Определения химического состава глин и глауконита Сорбционная активность веществ во многом зависит от их природы. Химический состав и строение во многом определяют сорбционную активность. Химический состав представлен в виде (табл. 1), а также указан на графиках (рис. 1) [19]. Таблица 1 Химический состав Материал SiO2,% ЛТ-2С 60,36 35,22 ЛТ-ОС 54,48 ЛТ-К1С глауконит Al2O3,% Fe2O3,% TiO2,% CaO% MgO% Na2O% K2O% 1,16 1,80 0,47 0,33 0,63 0,04 40,85 1,03 1,92 0,62 0,43 0,64 0,04 76,46 20,73 0,55 1,15 0,35 0,30 0,60 0,20 58,07 8,16 13,33 0,54 1,89 2,06 0,16 3,18 а) б) в) г) Рисунок 1 - Графики химического состава глин марок а) ЛТ-2С, б) ЛТ-ОС, в) ЛТ-К1С и г) глауконита Для исследования выбрали марки глины с содержанием оксида алюминия 40% у глины ЛТ-ОС, 35% у глины ЛТ-2С и 20% у глины ЛТ-К1С что бы выявить закономерность нефтеемкости от химического состава сорбента. Рисунок 2 – эффективность сорбции нефти исходных и подверженных модификаци, активации глин В ходе экспериментов были выявлены наиболее эффектиные марки глин, в зависимости от увеличения содержания оксида аллюминия в составе, а так же методы активации и модификации. Образецы глины марки ЛТ-ОС термически активированный при 600°С и обработанный насыщенным раствором извести и ЛТ-2С термически активированный при 600°С показали лучшие результаты нефтепоглощения, по сравнению с исходными образцами глины оно выросло в 2 раза у глины ЛТ-2С до 53%, а у глины ЛТ-ОС в 3,3 раза до 56%. Сорбенты насыщались нефтью в течении 10 минут. Было определено, что быстрее и эффективнее впитывают нефть образцы сорбентов с фракцией 0,125-0,5 мм. Химическая обработка глины марки ЛТ-2С не показала положительных результатов, у кислотной и известковой обработки были одинаковые результаты, повторное прокаливание после кислотной активации приводит к увеличению продолжительности сорбции до 45 минут и увеличению нефтепоглощения на 9%. Добавление минералов в состав сорбентов не привело к увеличению нефтепоглощения. Результаты сорбции регенерированных сорбентов Для регенерации отработанных образцов использованный сорбент на основе марки ЛТ-2С термически обработанный при 1000°С в течении 2 часов с фракцией от 0,125 до 0,5 мм подвергли обжигу на открытом огне в течении 2 часов. Результаты изменения нефтеемкоти регенерированных образцов приведены в (табл. 9). Таблица 9 - Результаты нефтеемкости регенерированных сорбентов глина время Отработанная всплывающая Отработанная не всплывающая Масса навеск 5 мин 4,08 9,89 10,32 10,57 10,61 10,66 10,77 10,78 4,27 9,91 10 мин 9,93 15 мин 20 мин 10,51 10,31 25 мин - 30 мин - 35 мин - Вследствие проведения эксперимента у образцов подверженных обжигу были обнаружены свойства, не наблюдавшиеся у глин, которые подвергались термической, химической (кислотной и известковой), механической активации, ультразвуковой обработке, а также модификации (добавлению мип\п нералов в состав сорбента на основе глин) с целью увеличения их сорбционной емкости. При промывке после обжига у отработанной глины наблюдалось приобретение плавучести. На этой стадии подготовки глины к применению для повторной сорбции нефти, отработанный сорбент был разделён на всплывающий и не всплывающий образцы в соотношении 40% к 60%. По графику (рис. 10) видно, что образец отработанного не всплывающего сорбента насыщается нефтью быстрее, его кинетические свойства лучше, по сравнению с отработанным всплывающим сорбентом. Рисунок 3 - Изотермы сорбции регенерированной глины Результаты нефтеемкости отображены на графике эффективности сорбции (рис. 11). Нефтеемкость отработанного сорбента, обладающего гидрофобными свойствами, составила 42%, а у не всплывающего 29%. Исходя из этих результатов можно сказать, что оба образца имеют средний показатель нефтеемкости в сравнении со всеми полученными результатами исследований. Так можно отметить, что образец, проявляющий плавучесть, отработанный всплывающий сорбент в 1,5 раза впитывает больше нефти. Разницу в результатах сорбции нефти можно объяснить недостаточным обжигом части сорбента при его регенерации. 3.4 Технологическая схема получения сорбента на основе глины для сбора нефти Технология производства сорбента на основе глин с использованием термической и известковой активации представлена на схеме, приложение 1. Исходное сырье – глину марки ЛТ-ОС – подают на вибросито для классификации. Фракция с размером частиц больше 0,5 мм направляется на измельчение в молотковую дробилку (МД), с размером менее 0,125 мм на переработку. После классификации и дробления глина (фракция 0,125 – 0,5 мм) направляется в печь на прокаливание при 600°С в течении 2 часов. Термически активированная глина охлаждается вентилятором (В) до 25°С. Параллельно наводится известковая вода с концентрацией 30% в смесителе известковой воды (СМ1). Прокаленная глина подаётся на смешение с известковой водой в смеситель (СМ2) в пропорции 1:15. После смешения пульпу перекачивают в отстойник для насыщения в течении 3 суток. Фильтрация глины от раствора известковой воды осуществляется на барабанном фильтре (ФБ). Дальнейшая просушка термически и химически активированной глины происходит в шнековой сушилке (СШ) при температуре 100-110°С. Готовый сорбент отправляется на упаковку (У). Технологическая схема представлена в приложении 1. Заключение Проведенные исследования позволяют сделать выводы о том, что наиболее эффективно использовать сорбенты на основе глин с большим содержанием оксида алюминия в составе. Из используемых в исследовании такими являются глины марок ЛТ-ОС с соотношением Al2O3 (40,85%)/ SiO2 (54,48%) и ЛТ-2С с соотношением Al2O3 (35,22%)/ SiO2 (60,36%). Глина марки ЛТ-К1С с соотношением Al2O3 (20,73%)/ SiO2 (76,46%) показала худшие результаты после термической обработки, нефтеемкость практические не изменилась после прокаливания. В дальнейших исследованиях с применением модификации, химической и механической активации данная марка глины не участвовала. По результатам исследования влагонасыщения можно выявить обратную закономерность, чем выше содержания оксида алюминия, тем больше влагонасыщение. Использование различных способов активации и модификации позволило определить наиболее эффективные виды обработки. Выявлено, что нефтеемкость глин с фракцией от 0,125 мм до 0,5 мм показывает лучшие результаты по скорости насыщаемости и результатам сорбции, образцы с большей фракцией показывали большую сорбционную способность, но дольше сорбируют, а скорость насыщения при устранении разливов нефти важная характеристика для сорбента. При применении термической активации происходило значительное увеличение нефтеемкости сорбентов, в 2-3 раза по сравнению с нефтеемкостью исходной необработанной глины. Определён оптимальный температурный режим при прокаливании сорбентов, который составил 600°С. При увеличении температуры активации до 1000°С не происходит увеличения сорбционной активности. Влагонасыщение у глин марок ЛТ-2С и ЛТ-К1С увеличилось в 3 и 0,33 раза соответственно при прокаливании до 600°С, а при прокаливании глины марки ЛТ-2С до 1000°С влагонасыщение стало больше по сравнению с исходным образцом всего в 2 раза. У глин марки ЛТ-ОС при прокаливании значение влагонасыщения даже уменьшилось. Использование модификации является не эффективным способом обработки сорбентов, так как не приводит к значительному увеличению нефтеемкости. Влагонасыщкение у таких образцов увеличивается, ЛТ-2С с глауконитом на 1% по сравнению с исходной глиной этой марки, а с мелом в 2,3 раза. ЛТ-2С с глауконитом подверженная ультразвуковой обработке имеет самый высокий показатель влагонвсыщения в 31%, что в 10 раз больше исходного образца глины этой марки. По результатам химической активации был определён образец с наибольшей нефтеемкостью, это сорбент на основе глины марки ЛТ-ОС термически активированный при температуре 600°С обработанный раствором насыщенной извести с концентрацией 30%. Данный сорбент имеет хорошие кинетические показатели, результат нефтеемкости данного образца составил 56%, что в 3,3 раза больше нефтеемкости образца исходной глины марки ЛТОС. Влагонасыщение этого образца имеет такое же значение, что и исходный образец. Выявлено, что повторное прокаливание после кислотной активации увеличивает сорбционную активность и ухудшает кинетические показатели. Для глины марки ЛТ-2С результаты нефтеемкости для кислотной и известковой обработки одинаковые, скорость сорбции так же не отличается. А результаты влагонасыщения зависят от того, как хорошо был промыт сорбент от кислоты. Исследование отработанных образцов глины дало положительные результаты, нефтеемкость такой глины выше среднего, составила 42% у плавучего образца и 29% у образца, не проявляющего плавучесть. Она проявляет гидрофобность, по результатам измерения влагонасыщения. Выявлена возможность применения такой отработанной глины на водной поверхности, ввиду проявления гидрофобных свойств. Список используемой литературы 1. Мирошина, Е. А. Динамика развития сырьевого экспорта РФ с 2016 по 2020 год на примере сырой нефти [Текст]: Е. А. Мирошина, М. Т. Петренко, В. А. Зимнова. — непосредственный // Молодой ученый. — 2020. 2. Об экологической проблеме нефтяных загрязнений [Текст]/ Бураков А.А., Тюрина С.Г. // Материалы IX Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум»., 2017. 3. Нефть как природный ресурс в контексте обеспечения (охраны) водных ресурсов России [Текст]/ Сметанова А.Д., Румянцев Ф.П. // European science., 2019. 4. Обзор рынка нефтяных сорбентов [Электронный ресурс]: ЗАО «Геострой». 2020. https://zen.yandex.ru/media/tze1/neftianye-sorbenty-vidyprimenenie-5b921c2a06d85100aeee8c17 5. Сорбция из растворов ионов Fe 3+ и Ni 2+ природными и активированными глинами [Текст] / Дудина С. Н. // Региональные геосистемы. 2010. 6. Химия и химическая технология: достижения и перспективы [Текст]/ Лоскутова Е.П., Гусаров И.А., Ушакова Е.С., // VI Всероссийская конференция., 2022. 7. Мэжри Р. Разработка новых сорбентов на основе природного минерала глауконита для сорбции нефти и нефтепродуктов [Текст]: дис … канд. хим. наук / Мэжри Р. 2021. 8. Нефтепоглощающие сорбенты, их классификация и физико-химические свойства [Текст] / Руденко А.С., Струева В. А., Боровская Л.В. // Материалы XII Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум». 2020. 9. Отчёт о научно-исследовательской работе: органические и органоминеральные соединения природных и техногенно-нарушенных экосистем [Текст] / Трофимов С.Я. // XII Всероссийская конференция 2016. 10. Сорбционные методы локализации на воде [Электронный ресурс]: Лекция https://portal.tpu.ru/SHARED/a/ANTROPOVA/UMKD/Tab/sorbtsiya_na_vo de.pdf 11. Сорбция каолина, обработанного давлением, по отношению к красителю метиленовому голубому [Текст] / Середин В.В [и др.] //Вестник Пермского университета. Геология. 2020. 12. Разработка эффективных сорбционно-активных материалов для очистки сточных вод от нефтепродуктов [Текст] / Кормош Е.В., Алябьева Т.М. // Успехи современного естествознания., 2016. 13. Исследование механизма активации глин электромагнитным воздействием [Текст] / Дудина С.Н. // Региональные геосистемы., 2011. 14. Использование адсорбционных методов очистки нефти от примесей различной природы [Текст] / Боровская Л.В., Деркач Е.Ю. // Материалы X Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум»., 2018. 15. Каолины: добыча и применение [Электронный ресурс]: Русская Сырьевая Компания https://maxinestk.wordpress.com/2015 16. Глауконит – аутигенный коллоидный слоистый силикат [Текст] / Плюсник И.И., Фролов В.Т. // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология., 2005. 17. Масловский В.В. Полирование металлов и сплавов [Текст]: учеб. для вузов / В.В. Масловский, П.Д. Дудко. 1974. 18. Регенерация магнитоуправляемых углеродных нефтесорбентов [Текст]/ Романов Д.А., Ушакова Е.С. // IV Всероссийская конференция «Химия и химическая технология: достижения и перспективы». 2018. 19. О перспективах создания на базе Латненского месторождения огнеупорных глин сырьевой базы для цементного производства [Текст] / В. В. Горюшкин, В. П. Михин // Вестник ВГУ., 2007. 20. Технология получения модифицированных нефтесорбентов [Текст]/ Мэжери Р., Перегудов Ю. С., Горбунова Е. М. // Вестник ВГУИТ., 2020. 21. Нефтепоглащение сорбентов на основе каолиновых глин [Текст]/ Шевченко С. С., Горбунова Е. М. // Материалы студенческой научной конференции за 2021 год., 2021. 22. Свойства и эффекты кавитации [Текст] / Ю. М. Аверина [и др.] // Успехи в химии и химической технологии., 2018. 23. Островский Г.М. Новый справочник химика и технолога, Процессы и аппараты химических технологий, Часть I., [Текст]: учеб. для вузов / Островский Г.М., Абиев Р.Ш., 2004. 24. Применение отработанных нефтесорбентов на основе глинистых материалов [Текст]/ Шевченко С. С., Горбунова Е. М. // Материалы студенческой научной конференции за 2022 год., 2022. 25. Иванов А.В. Технологические испытания глин [Текст]: учеб. для вузов / Иванов А.В., Михайлова Н.А., 2004. 26. Очистка сточных вод от нефтяной пленки модифицированными сорбционными материалами [Текст] / А. Ш. Латыпова, Д. В. Орлов, С. В. Степанова., // Сборник докладов Международной научно-технической конференции «Инновационные подходы в решении современных проблем рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды»., 2019. 27. Исследование глины корниловского месторождения [Текст]/ Шрейдер И.В. [и др.] // Национальная конференция с международным участием Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова., 2022. 28. Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности [Текст] / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков. – Москва: Высшая школа, 1999. 29. Санитарные «Гигиенические помещений» правила и требования нормы к СанПиН микроклимату 2.2.4.548-96 производственных 30. Безопасность, охрана здоровья и условия труда / Учебное пособие Шведского Объединенного Совета по охране труда в промышленности, разработанное в сотрудничестве с МОТ. – Москва: МОТ, 2004. 31. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 31 октября 1996 г. № 36). 32. СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» (с Изменением № 1). 33. ГН 2.2.5.3532-18 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны", 2018. 34. НПБ 105-03 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.