СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕЕМКОСТИ И ВЛАГОЕМКОСТИ ЦЕОЛИТОВ ШИВЫРТУЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА МАЗУТЕ МАРОК М100 И М80 НА ПРЕСНОЙ ВОДЕ.

Ключевые слова: цеолиты, нефтеемкость, влагоемкость, нефтепродукты, мазут.

В связи с активной деятельность нефтедобывающей, перераба­тывающей, и транспортирующих производств актуальной является проблема предотвращения и ликвидации загрязнения суши, поверх­ностных и морских вод нефтью и нефтепродуктами. Нефтепродукты являются одним из главных загрязнителей окружающей среды, что обуславливает разработку эффективных методов борьбы с поллютантами.

Существует несколько способов ликвидации разливов нефте­продуктов, в том числе и использование сорбентов. В настоящее время можно найти множество сорбирующих материалов с различными характеристиками, ценой и качеством. Производство многих сорбентов сопряжено с потребление большого количества воды и энергии, в связи с чем возникает задача поиска недорогих и эффективных материалов, наносящих наименьший вред окружающей среде.

В качестве таких материалов могут быть рассмотрены отходы добычи минерального сырья – цеолиты. Это природный адсорбент, широко используемый в различных отраслях промышленности, начиная от собственно нефтехимии и заканчивая фармацевтической отраслью и сельским хозяйством. Цеолиты обладают прекрасным свойством поглощать тяжелые металлы, нитраты, пестициды и масла.

Таким образом, основная задача эксперимента заключается в оценке эффективности цеолитов как сорбирующих нефть препаратов. Опытными образцами выступали цеолиты Шивыртуйского место­рождения крупностью 5±3 мм; 0,5 мм; 5 мм; 1 ± 0,5 мм; 3 ± 1 мм, которые были обработаны ультразвуком. При ультразвуковой обработке материалов происходят изменения поперечного сечения и длины сердечника, что в дальнейшем позволяет увеличивать сорбционные способности цеолитов [5].

Оценка нефтеемкости проводилась в лабораторных условиях при температуре воздуха +23 ℃ на основе стандартной методики, суть которой заключается в следующем.

 На вырезанные из кальки прокладки ( ) поместили навеску цеолита ( ), после чего взвесили на весах и погрузили в нефтепродукт (мазут), выдержали 10…15 минут, затем взвесили ( ). После чего избыток мазута стёк естественным путем, а остаток взвешен ( ).

Тогда масса собранного мазута     характеризует массу нефти, поглощенной цеолитом.

Сорбционная способность рассчитывалась по формуле (1) согласно стандартной методике:

Сорбционная способность рассчитывалась по формуле (1):

                                              (1)

На основе полученных данных были составлены таблицы с усредненными показателями сорбционной емкости.

Таблица 1.

Определение нефтеёмкости цеолитов Шивыртуйского месторождения в пресной воде при +23°С

Примечание: C – сорбционная ёмкость, М100 и М80 – марки мазута

При проведении опыта на мазуте марки М100 наибольшую эффективность показал цеолит крупностью 3 ± 1 мм, его нефтеёмкость составила 73 %, а менее эффективным цеолит крупностью 5 мм со значением нефтеёмкости – 5 %.

Сравнивая показатели опытов на мазуте марки М80, можно сделать вывод, что наиболее эффективными также оказались цеолиты крупностью 3±1 мм, его нефтеёмкость составила 51 %, а наименее эффективными цеолитами являются цеолиты крупностью 5 мм со значением 33 %.

Оценка влагоемкости также проводилась на основе стандартной методики: навески цеолита весом по 15 г помещены в чашки разного диаметра, заполненные водой таким образом, чтобы в чашке самого большого диаметра слой цеолита составлял 3…5 мм. В следующих, с последовательно уменьшающимся диаметром, слой цеолита составил 5…7 мм, 10 мм, 20 мм, 30 мм соответственно.

Через три часа материалы извлечены из чашек и помещены в предварительно взвешенные на аналитических весах стаканы, что позволило оценить массу сырого цеолита.

Для расчета влагоемкость использована формула (2):

                                             (2)

где:   М_С, М - соответственно масса сырого и сухого сорбента, г.

На основе полученных данных были составлены таблицы с усредненными показателями влагоёмкости.

Таблица 2.

 Определение влагоёмкости цеолитов Шивыртуйского месторождения в пресной воде при +23°С

Примечание: W – влагоёмкость.

Таким образом, из представленных видов цеолитов, самыми влагоемким оказался цеолит Шивыртуйского месторождения крупность: 1 (+/-) 0,5 мм, его показатель равен 93 %. Цеолиты крупностью: 5 (+/-) 3 мм и 5 мм в ходе исследования показали достаточно низкие показатели влагоёмкости по 59 %.

Рассчитав данные, составим сравнительные таблицы со значениями нефтеёмкости и влагоёмкости цеолитов в пресной воде для мазутов марки М100 и М80.

Таблица 3.

Характеристики цеолитов Шивыртуйского месторождения в пресной воде при +23°С на мазуте марки М100

Примечание: C – сорбционная ёмкость, W – влагоёмкость

На основе этой таблицы была составлена сравнительная диаграмма для простоты оценки эффективности цеолитов.

Рисунок 1. Сравнительная диаграмма нефтеемкости и влагоемкости цеолитов Шивыртуйского месторождения в пресной воде при +23°С на мазуте марки М100

Для нефтепродукта марки М100 наиболее эффективным сорби­рующим образцом в пресной воде является цеолит Шивыртуйского месторождения крупностью 0,5 мм, это единственный вариант с превышением нефтеемкости над влагоемкостью, наиболее нефтеёмким в данных условиях является цеолит с крупностью 3 ± 1 мм, но влаго­емкость все же выше. Наименее эффективный образец крупностью 5 мм, влагоёмкость превышает нефтеемкость почти в 12 раз.

Таблица 4.

Характеристики цеолитов Шивыртуйского месторождения в пресной воде при +23°С на мазуте марки М80

Примечание: C – сорбционная ёмкость, W – влагоёмкость.

На основе этой таблицы была составлена сравнительная диаграмма для простоты оценки эффективности цеолитов.

Рисунок 2. Сравнительная диаграмма нефтеемкости и влагоемкости цеолитов Шивыртуйского месторождения в пресной воде при +23°С на мазуте марки М80

Для нефтепродукта марки М80 наиболее эффективными сорби­рующими образцами в пресной воде являются цеолиты Шивыртуйского месторождения крупностью 0,5 мм и 5 ± 3 мм, оба образца имеют одинаковую эффективность относительно соотношения нефтеёмкости и влагоёмкости. наименее эффективным является цеолит с крупностью 1±0,5 мм, его влагоёмкость превышает нефтеёмкость в 2,5 раза. Самые высокие показатели нефтеёмкости у цеолита с крупностью 3 ± 1 мм, но и влагоёмкость тоже достаточно высока.

Для пресной воды показатели нефтеёмкости превысили влаго­ёмкость лишь в одном случае - для М100, образцы крупностью 0,5 мм.

Список литературы:

1. Каменщиков Ф.А. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. - М. – Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2006. – 528 с.
2. Курносов А.Д. Защита внутренних водных путей и прибрежного шельфа морей от загрязнения нефтью и нефтепродуктами / А.Д. Курносов. – Новосибирск. Сибирское соглашение, 2005. – С. 94‑104.
3. Каменщиков Ф.А. Нефтяные сорбенты / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. – М. – Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2003. – 268 с.
4. Горожанкина Г.И. Сорбенты для сбора нефти: сравнительные характе­ристики и особенности применения / Г.И. Горожанкина, Л.И. Пинчукова. – М. Трубопроводный транспорт нефти, 2000. – С. 12–17.
5. Студопедия: ультразвуковая обработка [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studopedia.ru/3_89817_ultrazvukovoy-obrabotki.html (Дата обращения: 25.01.2018).