КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-29-01292
НазваниеПолимерные сорбенты нефтепродуктов на основе возобновляемого сырья
Руководитель Чистяков Евгений Михайлович, Кандидат химических наук, д-р хим. наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" , г Москва
Конкурс №118 - Конкурс на получение грантов РНФ по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-801 - Фундаментальные основы конвергентных наук
Ключевые слова нефть, нефтепродукты, экология, водоочистка, сорбент, хитозан, ванилин, биодеградация
Код ГРНТИ81.09.09
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
На сегодняшний день актуальной экологической проблемой является проблема загрязнения нефтью и нефтепродуктами водных, промышленных и бытовых объектов. Утечка нефти и нефтепродуктов при авариях на транспортных и загрузочных узлах, местах добычи, заправочных станциях, нефтеперерабатывающих заводах наносит значительный ущерб водным экосистемам и создает значительные экономические потери. Cуществует несколько методов устранения разливов нефти – применение химических диспергаторов, использование скиммеров, устройств-нефтесборщиков, сжигание in situ, сорбция. Недостатком диспергаторов является их токсичность и воспламеняемость. Скиммеры могут быть использованы лишь на водных объектах и эффективны только в спокойной воде, они подвержены засорению плавающим мусором и обломками. Сбор нефти и нефтепродуктов с применением устройств-нефтесборщиков - длительный процесс. Сжигание может привести к пожарам, а неполное сгорание нефти приводит к выделению в атмосферу стойких канцерогенных веществ и негативно сказывается на жизнедеятельности флоры и фауны. Наиболее эффективным, экономичным, быстрым и экологически безопасным методом удаления нефти и нефтепродуктов является сорбция с использованием неорганических и полимерных сорбентов. В качестве неорганических сорбентов выделяют глины, цеолиты, микросферы кремнезема, мел, силикагели, модифицированные поверхностно-активными веществами. Недостатком неорганических сорбентов является их способность погружаться в толщу воды и загрязнять речное дно или дно водоемов, а также выщелачивать часть масла. Кроме того, неорганические сорбенты являются небиоразлагаемыми и дорогими, что связано с необходимостью их модификации для достижения высокой сорбционной емкости, и демонстрируют низкую возможность повторного использования после насыщения нефтью или нефтепродуктами. Наиболее рациональной альтернативой неорганическим сорбентам являются полимерные сорбенты на основе синтетических гидрофобных полимеров, таких как полипропилен , сополимер стирола с дивинилбензолом, терполимер 1-октен/стирол/дивинилбензол. Синтетические органические сорбенты обладают высокой сорбционной емкостью по отношению к низкомолекулярным углеводородам и продуктам нефтепереработки. Тем не менее, данные сорбенты не являются биоразлагаемыми и требуют отдельных технологий утилизации, поэтому в настоящее время растет интерес к полимерным биосорбентам на основе биоразлагаемых природных полимеров. В качестве биосорбента предлагается использовать аэрогель на основе биоразлагаемого полимера хитозана, получаемого из возобновляемого сырья - хитина панцирей ракообразных. Применение аэрогеля обусловлено его низкой плотностью, высокой пористостью и большой удельной поверхностью, что будет способствовать хорошему поглощению нефти или нефтепродуктов. Тем не менее хитозан является гидрофильным полимером и для придания ему гидрофобности и липофильности предлагается модифицировать хитозан ароматическими альдегидами природного происхождения, такими как ванилин, коричный альдегид, сиреневый альдегид, обепин (анисовый альдегид) и др. Преимуществом указанных соединений является их нетоксичность для человека по сравнению с используемыми на сегодняшний день алкилирующими агентами (например, валероилхлоридом). В качестве сшивающего агента для получения аэрогеля будет использован глутаровый альдегид, поскольку ковалентная сшивка в присутствии глутарового альдегида приведет к образованию геля с постоянной сетчатой структурой в отличие от агентов, приводящих к ионной сшивке.
Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта предполагается получить экологически безопасный и эффективный сорбент нефти и нефтепродуктов (трансмиссионное масло, бензин, керосин, дизельное топливо и др.). В настоящее время в мире известны сорбенты нефти и нефтепродуктов 3M™ Oil & Petroleum Sorbents на основе полипропиленовых и полистирольных волокон, Однако, они не являются биоразлагаемыми, и их, зачастую, утилизируют сжиганием в печах, что ведет к вторичному загрязнению окружающей среды и дополнительным расходам. В ходе реализации проекта будет получен пористый сорбент на основе аэрогеля модифицированного хитозана, который в отличие от сорбентов на основе синтетических полимеров является биоразлагаемым и обладает более высокой сорбционной емкостью по нефти и нефтепродуктам, возможностью многократного использования после десорбции масла. Насыщенный маслом сорбент может быть легко отделен от водной фазы с помощью фильтровального мешка из нетканого материала (например, иглопробивного полипропилена) и использован повторно после вакуумного фильтрования, а с грунта собран промышленными пылесосами. Промытый от остатков нефтепродуктов летучим органическим растворителем и высушенный отработанный сорбент в дальнейшем может быть утилизирован погружением в верхние слои почвы (глубина не более 1 см), где он подвергнется биодеградации. Собранные сорбентом нефтепродукты могут быть подвергнуты ректификации и повторно использоваться для различных нужд.