PL242708B1 - Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody - Google Patents
Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody Download PDFInfo
- Publication number
- PL242708B1 PL242708B1 PL427966A PL42796618A PL242708B1 PL 242708 B1 PL242708 B1 PL 242708B1 PL 427966 A PL427966 A PL 427966A PL 42796618 A PL42796618 A PL 42796618A PL 242708 B1 PL242708 B1 PL 242708B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- water
- filter material
- carrier
- oil
- amount
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 title description 3
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 claims abstract description 10
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims abstract description 5
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 2
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical class [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- 244000146553 Ceiba pentandra Species 0.000 description 2
- 235000003301 Ceiba pentandra Nutrition 0.000 description 2
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 2
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000013056 hazardous product Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 235000008697 Cannabis sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 1
- 244000081757 Phalaris arundinacea Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 241000287219 Serinus canaria Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000003653 coastal water Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012802 nanoclay Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- UDHGFPATQWQARM-FJXQXJEOSA-N pazufloxacin mesylate Chemical compound CS(O)(=O)=O.C([C@@H](N1C2=C(C(C(C(O)=O)=C1)=O)C=C1F)C)OC2=C1C1(N)CC1 UDHGFPATQWQARM-FJXQXJEOSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920001992 poloxamer 407 Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody zawierający składnik mineralny lub organiczny, charakteryzuje się tym, że składa się z rozdrobnionego nośnika mineralnego w postaci piasku o uziarnieniu 0,2 - 1,5 mm lub pochodzenia roślinnego w postaci rozdrobnionych do rozmiaru 0,5 - 10 mm trocin lub łodyg słonecznika zmieszanego z nanorurkami węglowymi lub nanoproszkiem w postaci nanokrzemionki modyfikowanej polidimetylosiloksanem lub oktadecylem, przy czym ilość wprowadzanego nanomateriału w stosunku do ilości nośnika wynosi 0,1 - 5,0% masowych.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody, który stanowi wypełnienie filtru przeznaczonego do oczyszczania wody, zwłaszcza wód złożowych w kopalni ropy naftowej.
W wielu gałęziach przemysłu takich jak: maszynowy, wydobywczy, petrochemiczny powstają zaolejone ścieki. W przemyśle naftowym szczególnie trudne do zagospodarowania są zaolejone wody złożowe, których złożony skład (rozpuszczone gazy, rozpuszczone i zdyspergowane ropopochodne, sole nieorganiczne, radionuklidy, mikroorganizmy) powoduje, że dobór efektywnej technologii uzdatniania jest trudny. W praktyce przemysłowej do oczyszczania wód złożowych stosuje się powszechnie filtrację za pomocą filtrów z wkładem piaskowym, co pozwala usunąć zanieczyszczenia mechaniczne, ale nie rozpuszczone węglowodory.
Z uwagi na kancerogenny i mutagenny charakter ropopochodnych ich skuteczne usunięcie staje się priorytetem w procesach oczyszczania.
W publikacji A. Cambiella, E. Ortea, G. Rios, J. Benito, C. Pazos and J. Coca pt. “Treatment of oil-in-water emulsions: Performance of a sawdust bed filter”, Journal of Hazardous Material, tom 131, nr 1-3, str. 195-199, 2006 ujawniono stosowanie mieszaniny trocin eukaliptusowych i siarczanu wapnia, przy czym jego dodatek powodował destabilizację emulsji, dzięki czemu efektywność usuwania ropopochodnych wynosiła ponad 95%.
Autorzy T. Dong, S. Cao and G. Xu w artykule pt. “Highly efficient and recyclable depth filtrating system using structured kapok filters for oil removal and recovery from wastewater”, Journal of Hazardous Material, tom 321, str. 859-867, 2017 przedstawili zastosowanie włókna kapoku jako wypełnienie rotacyjnej kolumny filtracyjnej. Materiał filtracyjny był pakowany warstwowo, a dzięki dużej powierzch ni właściwej i hydrofobowemu charakterowi powierzchni włókien, efektywność oczyszczania wynosiła ponad 80%.
Ponadto w publikacji A. Pasila pt. “A biological oil adsorption filter” Mar Pollut Bull, tom 49, nr. 11-12, str. 1006-1012, 2004 przedstawiono metodę adsorpcji oleju z wody poprzez przepuszczenie jej przez filtr wykonany z trzciny kanaryjskiej (Phalaris arundinacea), lnu (Linum usitatissimum L.) lub włókna konopnego (Cannabis sativa L.). Sposób ten znajduje zastosowanie do zbierania rozlanego oleju na płytkich wodach przybrzeżnych, zanim olej dotrze do brzegu.
Powyższe materiały filtracyjne zwykle wykazują hydrofilowy charakter i ich przydatność do usuwania ropopochodnych jest ograniczona.
Znane są także sorbenty stosowane do okresowej likwidacji wycieków ropy z powierzchni wody, które zawierają hydrofobowe nanocząsteczki w postaci nanoproszku FesO4 (J.Wu, A.Kyoungjin, J.Guo, E.Lee i M.Usman, “CNTs reinforced super-hydrophobic-oleophilic electrospun polystyrene oil sorbent for enhanced sorption capacity and reusability,” Chemical Engineering Journal, tom 314, pp. 526-536, 2017, Y.Li, R.Zhang, X. Tian, C.Yang i Z.Zhou, “Facile synthesis of FesO4 nanoparticles decorated on 3D graphene aerogels as broad-spectrum sorbents for water treatment,” Applied Surface Science, tom 369, str. 11-18, 2016) oraz nanoglinki (A.A.Nikkhah, H.Zilouei, A.Asadinezhad i A.Keshavarz, “Removal of oil from water using polyurethane foam modified with nanoclay”, Chemical Enggineering Journal., tom 262, str. 278-285, 2015). Znane są także membrany do rozdzielania emulsji woda-ropopochodne na poszczególne składniki, w których w ciągłej osnowie z poliakrylonitrylu rozmieszczone są cząstki wzmocnienia w postaci nanorurek węglowych (Y.Jiang, J.Hou i J.Xu, “Switchable oil/water separation with ef fi cient and robust Janus nano fiber membranes”, Carbon, tom 115, str. 477-485, 2017) lub modyfikowanego nanoproszku CaCO3 (J.S.B.Melbiah, D.Nithya i D.Mohan, “Surface modification of polyacrylonitrile ultrafiltration membranes using amphiphilic Pluronic F127/CaCO3 nanoparticles for oil/water emulsion separation,” Colloids Surfaces A: Physicochemical Engineering Aspects, tom 516, str. 147-160, 2017).
Celem wynalazku było rozwiązanie zagadnienia zastosowania naturalnych materiałów w postaci organicznej z dodatkiem nanoproszków, które charakteryzują się doskonałymi właściwościami hydrofobowymi do usuwania substancji ropopochodnych z wody.
Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody według wynalazku składa się z nośnika pochodzenia roślinnego w postaci rozdrobnionych do rozmiaru 0,5-10 mm łodyg słonecznika, zmieszanego z nanorurkami węglowymi lub nanoproszkiem w postaci nanokrzemionki modyfikowanej polidimetylosiloksanem, przy czym ilość wprowadzanego nanomateriału w stosunku do ilości nośnika wynosi 0,1-5,0% masowych.
Materiał filtracyjny według wynalazku składa się z dwóch ciał stałych tj. nośnika i nanorurek lub nanoproszku niemieszalnych termodynamicznie bez żadnego spoiwa między nimi, przy czym granica faz między tymi ciałami jest wyraźnie widoczna. Jego ilość zależy od objętości wody planowanej do oczyszczania oraz stopnia jej zaolejenia. Materiał filtracyjny jest sypany i ewentualnie zagęszczany w obudowie filtra, który jest wyposażony w zawór wlotowy i wylotowy oraz elementy dyspergujące wprowadzany strumień wody.
Zaletą materiału według wynalazku jest to, że przygotowanie z niego złoża filtracyjnego nie wymaga zaawansowanych technologii, a mieszanie rozdrobnionego nośnika z nanorurkami lub nanoproszkiem realizowane jest w dowolny mechaniczny sposób. Czas mieszania dobiera się na podstawie obserwacji wizualnej i gdy na ściankach mieszalnika nie obserwuje się wolnego nanoproszku lub nanorurek operację uznaje się za zakończoną, przy czym nie trwa ona dłużej niż 15 minut.
Materiał filtracyjny może być regenerowany lub utylizowany termicznie. W przypadku stosowania nośnika mineralnego materiał filtracyjny można wyprażyć w temperaturze około 700°C, co powoduje wypalenie składników ropopochodnych. Pod wpływem temperatury nanomateriał ulega degradacji poprzez spiekanie i przed kolejnym cyklem filtracji konieczne jest jego domieszanie do nośnika. W przypadku stosowania nośnika pochodzenia roślinnego zaolejony materiał filtracyjny, po usunięciu wody do zawartości około 5% masowych i zbrykietowaniu stosuje się jako biomasę do celów opałowych.
Przykład. Materiał filtracyjny składa się z rozdrobnionego nośnika pochodzenia roślinnego w postaci rozdrobnionego do rozmiarów 1,0-4,0 mm miękiszu z łodyg słonecznika w ilości 99,0% masowych zmieszanego z 1,0% masowym nanoproszku w postaci nanokrzemionki modyfikowanej polidimetylosiloksanem PDMS lub nanorurek węglowych.
Do badania efektywności opracowanego materiału filtracyjnego wykorzystano stanowisko złożone z mieszalnika, pompy perystaltycznej i kolumny filtracyjnej. Ropę naftową i wodę w stosunku 1:99 mieszano za pomocą mieszadła przez 10 minut z prędkością 1000 rpm/min. Jednorodną emulsję przetłaczano za pomocą pompy perystaltycznej z wydatkiem 10 ml/min. do szklanej kolumny filtracyjnej o długości 120 cm i średnicy 5 cm. Jako materiał filtracyjny stosowano kolejno: rozdrobnione włókna słonecznika, włókna słonecznika z domieszką nanokrzemionki modyfikowanej polidimetylosiloksanem oraz włókna słonecznika z dodatkiem nanorurek węglowych. Nanoproszek wytrząsany był z włóknami pochodzącymi z łodyg słonecznika ruchem posuwisto-zwrotnym przez 15 minut. Wysokość złoża materiału filtracyjnego w kolumnie wynosiła 5 cm, a gęstość upakowania we wszystkich przypadkach 0,2 g/cm3. Materiał filtracyjny umieszczono na dole kolumny, a od dołu i od góry złoże zabezpieczono metalową siatką w celu lepszego dyspergowania emulsji przepływającej przez złoże.
Na poniższym rysunku przedstawiono krzywe efektywności usuwania ropopochodnych z wody dla poszczególnych materiałów filtracyjnych. Zastosowanie samych włókien słonecznika jest stosunkowo mało selektywne i efektywność oczyszczania szybko maleje. Natomiast materiał filtracyjny w postaci włókien słonecznika z dodatkiem nanocząstek krzemionki lub nanorurek węglowych jest skuteczny i pozwala usunąć ponad 80% zanieczyszczeń ropopochodnych.
Claims (1)
1. Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody zawierający składnik organiczny, znamienny tym, że składa się z nośnika pochodzenia roślinnego w postaci rozdrobnionych do rozmiaru 0,5-10 mm łodyg słonecznika zmieszanego z nanorurkami węglowymi lub nanoproszkiem w postaci nanokrzemionki modyfikowanej polidimetylosiloksanem, przy czym ilość wprowadzanego nanomateriału w stosunku do ilości nośnika wynosi 0,1-5,0% masowych.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427966A PL242708B1 (pl) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427966A PL242708B1 (pl) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL427966A1 PL427966A1 (pl) | 2020-06-01 |
| PL242708B1 true PL242708B1 (pl) | 2023-04-11 |
Family
ID=70855642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL427966A PL242708B1 (pl) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL242708B1 (pl) |
-
2018
- 2018-11-29 PL PL427966A patent/PL242708B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL427966A1 (pl) | 2020-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bandura et al. | Application of mineral sorbents for removal of petroleum substances: a review | |
| Haridharan et al. | Oil spills adsorption and cleanup by polymeric materials: A review | |
| Dawoud et al. | Characterization and treatment technologies applied for produced water in Qatar | |
| Okiel et al. | Treatment of oil–water emulsions by adsorption onto activated carbon, bentonite and deposited carbon | |
| Knapik et al. | Fibrous deep-bed filtration for oil/water separation using sunflower pith as filter media | |
| RU2476665C2 (ru) | Способ изоляции водопритока в скважине | |
| Al-Kaabi et al. | An integrated approach for produced water treatment using microemulsions modified activated carbon | |
| da Silva Almeida et al. | Coalescence process to treat produced water: an updated overview and environmental outlook | |
| Esmaeili et al. | Comparison study of adsorption and nanofiltration methods for removal of total petroleum hydrocarbons from oil-field wastewater | |
| WO2018078427A1 (en) | Graphene-based filtering element and uses thereof | |
| KR19980064021A (ko) | 오염액체 여과페이퍼 | |
| Sobolciak et al. | Materials and technologies for the tertiary treatment of produced water contaminated by oil impurities through nonfibrous deep-bed media: A review | |
| Mowla et al. | Modeling of the adsorption breakthrough behaviors of oil from salty waters in a fixed bed of commercial organoclay/sand mixture | |
| Herawati et al. | Removal of total dissolved solids from oil-field-produced water using ceramic adsorbents integrated with reverse osmosis | |
| Knapik | Biodemulsification combined with fixed-bed biosorption for the recovery of crude oil from produced water | |
| Tamakhu et al. | Turbidity removal by rapid sand filter using anthracite coal as capping media | |
| Yaneva et al. | Study of the mechanism of nitrophenols sorption on expanded perlite‒equilibrium and kinetics modelling | |
| ELsayed et al. | Efficient removal of Sr²⁺, V⁵⁺, and Rb⁺ ions from groundwater using a hybrid Mg-MCM-41/Talc composite; Siwa Oasis in Egypt as case study | |
| PL242708B1 (pl) | Materiał filtracyjny do usuwania substancji ropopochodnych z wody | |
| Zhou et al. | Effect of quaternary ammonium surfactant modification on oil removal capability of polystyrene resin | |
| dos Santos Barbosa et al. | Low cost membrane used in oil/water removal | |
| Abutaleb | Kinetics, isotherm, and thermodynamics of oil spill removal from seawater onto mango leaves | |
| Kundu et al. | Treatment of surfactant-stabilized oily wastewater using coalescing bed of bagasse fly ash (BFA) as a low-cost filter medium: modelling and optimization of process parameters | |
| El Messaoudi et al. | Removal of Kerosene from Wastewater: Current Trends and Emerging Perspectives for Environmental Remediation | |
| CA2254808A1 (en) | Liquid and gas purification and filtration |