Сорбент двойного назначения

Оригинальные реагенты для очистки сточных вод и грунтов от нефтепродуктов и фенолов представил в рамках Белорусского промышленно-инвестиционного форума заведующий лабораторией растворов целлюлозы и продуктов их переработки Научно-исследовательского института физико-химических проблем Белорусского государственного университета доктор химических наук, профессор Дмитрий Гриншпан.

— Дмитрий Давидович, сегодня существует множество способов очистки сточных вод. В чем преимущества разработок НИИ ФХП БГУ?

— Современные способы очистки сточных вод основаны на комбинированном применении химических и физических процессов, благодаря чему происходит деструкция или сепарация загрязняющих компонентов. Но даже разбавление нефтесодержащих стоков хозяйственно-бытовыми не позволяет достичь требуемой предельно допустимой концентрации (ПДК) нефтепродуктов и фенольных соединений. А ее превышение создает большие проблемы в очистке сточных вод на биоочистных сооружениях. Замена старых сепараторов на новые может улучшить степень очистки, но только частично — всего на несколько процентов. Разумеется, существуют и другие технологии — обратный осмос, электродиализ, использование перекиси водорода, но тогда стоимость очистки возрастет в разы.

В лаборатории НИИ ФХП БГУ разработали новые технологии и апробировали их в качестве методов очистки стоков и грунтов. Более того, пошли дальше — использованные сорбенты можно применять затем в качестве высококалорийного топлива.

— Расскажите об этом подробнее.

— Например, для впитывания нефтепродуктов мы разработали технологию получения гидрофобизированного сорбента из лигнина — «Лигносорба». Его залежи, которые начали накапливаться еще во времена расцвета гидролизной промышленности в стране, можно найти в Бобруйске и Речице.

Например, необходимо очистить поверхность воды от радужной пленки, появившейся в результате разлива нефти или продуктов ее переработки. Как известно, она препятствует проникновению в воду кислорода, и если ее вовремя не собрать, то это может привести к гибели живых организмов в водоеме. Когда мы насыпаем на нефтяную пленку порошок-адсорбент, она быстро превращается в твердую корочку, которую легко собрать, отделяя от воды. В дальнейшем эта корочка горит белым пламенем, и поэтому она разрешена к использованию в печах для сжигания твердого топлива любой мощности.

В результате из двух реальных отходов — гидролизного лигнина и нефтепродуктов — можно получать высококалорийное топливо. ОАО «Бобруйский завод биотехнологий» сегодня способно выпускать его в любом количестве.

«Лигносорб» подходит и для сухой очистки емкостей, где хранят и перевозят нефтепродукты. После опорожнения железнодорожной цистерны в ней остается часть содержимого. Чтобы все достать и очистить, обычно используют горячую воду, пар и поверхностно-активные вещества. В результате происходит расслоение: нефтепродукты собираются вверху, а вода —– внизу. Но при этом в горючем веществе частично оседает вода, а в воде – нефтепродукты. Разумеется, качество нефти или нефтепродуктов, содержащих воду, невысокое, а стоимость очистки одного резервуара таким способом достигает 200 долларов.

Наш сорбент, засыпанный в резервуар, впитывает в себя оставшиеся нефтепродукты, после чего легко удаляется либо механически, либо с помощью пылесоса. Образовавшееся при этом твердое композиционное топливо можно сжечь с получением тепла. В данном случае за счет нефтепродуктов топливо на основе лигнина становится значительно калорийнее — примерно в три раза, поэтому его целесообразно сжигать.

— Какой из сорбентов вы бы рекомендовали для очистки сточных вод НПЗ, в частности Мозырского?

— Мы предлагаем не только «Лигносорб», но и активированный уголь, полученный из древесных отходов.

Немного предыстории. Обратите внимание: в Беларуси активированный уголь не выпускают. При малых объемах производства и высоких энергозатратах белорусский активированный уголь становится примерно в пять раз дороже, чем импортируемый из России. Однако ситуацию можно исправить. Мы разработали способ получения не просто активированного, а высокоактивного мезопористого угля из любых отходов деревообработки.

В обычном активированном микропористом угле каждая пора достигает максимум 20 ангстрем, в нашем мезопористом — от 20 до 500 ангстрем, что позволяет сорбировать молекулы не только маленькой, но и средней и большой молекулярной массы.

Очистка от нефти — непростая задача, а от фенолов — на порядок сложнее. Но мы ее решили, что подтверждено в лабораторных испытаниях на примере сточных вод Мозырского НПЗ. Результаты поразили даже нас. Сточная вода очистилась настолько, что ее можно было возвращать в начало технологического процесса. Полученные данные свидетельствуют о том, что количество загрязнителей в сточных водах и грунтах с помощью предложенных нами методов можно снизить в 100, 500 и более раз и добиться требуемой степени очистки образцов воды и грунтов по показателям цветности, мутности, содержанию общего органического углерода, нефтепродуктов и фенолов. Такой результат позволяет нам предложить Мозырскому НПЗ новую технологическую схему очистки их стоков.

— В чем суть предлагаемого НИИ ФХП БГУ метода получения такого сорбента?

— Технология производства мезопористого угля — химическая активация. Мы используем в качестве исходного сырья опилки, причем любой древесины. Обрабатываем их разработанным нами химическим реагентом, производим двухстадийное нагревание отходов. По нашей технологии достаточно достичь температуры 500 °C, а не 900 °C, как требуется на традиционном производстве активированного угля. Новая опытно-промышленная установка уже действует.

Столь высокая степень очистки происходит за счет того, что у мезопористого угля огромная удельная поверхность — более 1,5 тысячи м2/г. Разумеется, наш продукт — это еще и превосходный энтеросорбент.

В Беларуси ежегодно закупается примерно 500 тонн активированного угля. Считаю целесообразным построить в нашей стране промышленную установку и на отечественном сырье изготавливать высокоактивный мезопористый активированный уголь, закрывающий внутренние потребности рынка.

В СНГ и даже в мире нет таких производств. Европейские и китайские мезопористые активированные угли по своим показателям уступают нашему в разы. Например, сорбционная способность импортных аналогов по стандартному маркеру составляет 15—300 мг/г, нашего активированного угля из опилок — 595—610 мг/г, что делает его высококонкурентоспособным. Кстати, мировые цены на мезопористый уголь в пять раз выше, чем на микропористый. Рассчитанная нами цена равна стоимости обычного микропористого угля. Это связано с тем, что при производстве по нашей технологии одновременно образуются высокоэффективные удобрения (моно- и дигидрофосфат калия), которые пользуются повышенным спросом на внутреннем и мировом рынках активированного угля. Его продажа полностью покрывает расходы на производство.

— Каким образом можно очищать почву с помощью мезопористого угля?

— Довольно просто и эффективно по сравнению с применяемым сегодня методом, когда грунты, загрязненные нефтью или продуктами ее переработки, моют горячей водой, и в результате место, где было нефтяное пятно, становится чище. Но куда уходит эта грязная вода? Наш же сорбент избирательно «отнимает» нефть и впитывает ее в свои внутренние поры. Затем грунт вместе с сорбентом можно просеять через сито и сжечь. Почва останется, а сорбент с нефтепродуктами даст тепло.

Совместно с коллегами из Института микробиологии НАН Беларуси мы сейчас разрабатываем технологию удаления нефти и продуктов ее переработки с помощью микроорганизмов, для которых это любимая «еда». Но нельзя просто насыпать штамм на грунт с нефтью, ведь почву микробы не едят, а процесс поглощения нефтепродуктов небыстрый. При этом при низких температурах штамм не работает, а его производство весьма затратное. Мы способны помочь микробиологам, внедрив штамм в наш сорбент. Микробы не препятствуют адсорбции. После того, как они переработают нефть или нефтепродукт, уголь можно снова использовать в качестве адсорбента.

На мезопористом угле мы не останавливаемся. Работаем над смешанным, в котором есть не только мезо-, но и микропоры, и очень надеемся, что наши технологии очистки будут использованы в отечественной нефтехимической отрасли.

ФОТО Виктория Вертинская