Адсорбенты
Адсорбенты — материалы с пористой структурой и большой удельной поверхностью. Адсорбенты производят путем термического разложения, карбонизации и активации естественных и искусственных углеродсодержащих веществ: торфа, древесины, рисовой шелухи, полимеров. Адсорбенты используются для очистки или разделения газов и жидкостей (воды, спиртов, масел), для поглощения газов и ядов. Адсорбенты имеют множество вариантов применения: в производстве вин, сахара, жиров, лекарственных средств, фильтров, кондиционеров, противогазов, а также для устранения последствий экологических катастроф (розливов нефти и т.п.). В рамках данной статьи мы рассмотрим только 1 направление использования адсорбентов - для устранения розливов нефти.
Не смотря на все усилия людей заменить нефть возобновляемыми ресурсами – добыча и потребление нефти растет. Все чаще случаются техногенные природные катастрофы (вспомните только одну недавнюю историю в Мексиканском заливе). Устранение последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов становится уже обычным делом. Производство сорбционных материалов поставлено на поток. Появилось множество разновидностей таких материалов. Какие же из них являются наиболее эффективными, в т.ч. с экономической точки зрения? Критерии оценки: сорбционные характеристики, стоимость, транспортные издержки, сложность нанесения на загрязненные поверхности, особенности применения в различных климатических условиях, технические решения по утилизации отработанных сорбентов с недопущением повторного загрязнения природных объектов.
Большинство используемых в настоящее время сорбционных материалов для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов получают на основе синтетических и природных органических полимеров. Наиболее "раскрученными" являются синтетические адсорбенты. Причина – лукавство производителей. В частности, в основу рекламы положен факт, что синтетические адсорбенты имеют максимальный коэффициент сорбции по массе. Этот показатель доходит до 50 г/г., т.е. 1 грамм адсорбента связывает до 50 г. нефти. В чем же подвох? В том, что такие материалы имеют сверхнизкую плотность – менее 100 кг/м3. Ясно, что более легкий сорбент по отношению к более тяжелому сорбенту при равной массе поглощенной нефти (и прочих равных условиях) даст более высокое удельное поглощение. Что это означает на практике? То, что такой адсорбент будет крайне дорого доставлять на большие расстояния (а так обычно и происходит), невозможно равномерно нанести на загрязненную поверхность при малейшем ветре. Дополнительными недостатками синтетических адсорбентов является резкое падение эффективности при низких температурах и крайне затруднительная утилизация самих отработанных адсорбентов. В частности, материалы, полученные на основе фенолальдегидных смол, пенополиуретана, ПВХ и др. нельзя утилизировать ни путем сжигания, ни путем захоронения в почве.
Большинства этих недостатков лишены адсорбенты, полученные на основе природных полимерных материалов (торф, мхи, сапропели, отходы льняного и хлопкового производства и др.), а также продуктов их переработки. Последнее время в мировой практике использования сорбентов при ликвидации последствий аварийных разливов нефти именно им отдается предпочтение. Массовая нефтепоглощающая способность этих материалов находится в пределах 10 … 12 г/г. Однако, их объемная поглотительная способность составляет 0,8 г/см3, тогда как у легких синтетических сорбентов этот показатель существенно ниже – 0,5 г/см3. Отсутствуют проблемы с нанесением адсорбентов сделанных из природных полимеров на любые поверхности, а также при ликвидации аварийных разливов нефти на почве, т.к. они легко подвергаются утилизации как путем обычного сжигания, так и путем непосредственного внесения их в почву (синтетические адсорбенты таким способом применять нельзя).
Ввиду невысокой стоимости адсорбентов на основе природных органических материалов их использование в расчете на сбор одинаковых количеств нефтепродуктов в 4–5 выгоднее применения синтетических адсорбентов.
На мировом рынке цены адсорбентов на основе природных полимеров (главным образом – торфа и рисовой шелухи) составляют от 3 000 до
8 000 US $ за тонну. На российском рынке сорбенты отечественного производства продаются по цене 2 500 … 5 000 US $/т. Для сравнения: стоимость 1 т сорбента на основе пенополиуретана составляет примерно 20 000 US $.
Перейти к описанию технологии производства адсорбентов.
