Синтез и исследование олеогеля с целью очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов

DOI: 10.32743/UniTech.2021.82.1-2.101-104

АННОТАЦИЯ

В статье описаны олеогели, синтезированные на основе каучуков и представляющие интерес в очистке вод, содержащие нефтяные отходы. Объяснены способы получения олеогелей на основе бутадиен стиролового каучука. Изучена кинетика реакции сшивания каучука. Подобраны оптимальные условии протекания реакции.  

ABSTRACТ

The article describes oleogels synthesized on the basis of rubbers and which are of interest in the treatment of waters containing oil waste. Methods for producing oleogels based on styrene butadiene rubber are explained. The kinetics of the rubber crosslinking reaction was studied. The optimal conditions for the reaction were selected.

Ключевые слова: бутадиен стироловый каучук, олеогел, сера, реакция сщшивания. толуол, ксилол.

Keywords: styrene butadiene rubber, oleogel, sulfur, crosslinking reaction. toluene, xylene.

Введение. Химические и нефтехимические предприятия являются основными источниками загрязнения поверхностных и сточных вод нефтепродуктами. Существующие и устаревшие технологии в отрасли создают множество экологических проблем, которые резко ухудшают экологическую ситуацию. В настоящее время нефтяное загрязнение водной среды часто наблюдается предприятиями при частых сбросах сточных вод, мойке промышленного оборудования и так далее. Кроме того, процессы загрязнения воды могут происходить на всех стадиях добычи и переработки нефти, а также из-за сброса нефтегазовых отходов в сточные воды, в результате смешения воды с нефтью и затонувших судов в море. [1-4]

Для очистки водной среды от нефтяных загрязнений при добыче, переработке и транспортировке нефти используются различные методы. Механические, термические, физико-химические и биологические методы [5]. Один из самых эффективных методов - сорбционный. Сорбционные материалы предъявляют следующие требования: гидрофобность, нефтеемкость, водопроницаемость, водопоглощение, простота использования, долговечность в водной среде, эффективность использования при различных температурах, нетактичность, оптимальные цены и т.д. [6]. Поэтому химическая очистка воды от сточных вод, в свою очередь, изучение возможности использования нефти и нефтепродуктов в качестве смазочных материалов является актуальной задачей, имеющей большое научное и практическое значение. Актуальность проблемы заключается в том, что проблема загрязнения окружающей среды нефтепродуктами в настоящее время является одной из важнейших проблем [7, 8].

Сорбционный метод - один из методов глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов. В связи с высокой стоимостью сорбентов для получения олеогелей использовались каучуки следующих марок. Сегодня в мире производится множество синтетических каучуков, в том числе бутадиен-стирольный каучук (БСК) в больших количествах [9]. Каучуки марки БСК, например, занимают первое место в Российской Федерации по объему производства каучуков. В 2017 году его доля составляла 31%. Каучуки марки БСК - аналог натурального каучука. Каучук БСК по ряду свойств очень близок к синтетическому стирольному каучуку (СКС). В этом случае эластичность, прочность на разрыв, адгезия, морозостойкость и другие свойства намного лучше, чем у других каучуков. Анализ больших объемов и сложного состава сточных вод, очищенных сорбентом, выявил присутствие минералов, а также растворенных нефтепродуктов [10, 11].

Целью исследования является разработка технических решений по очистке водных объектов от нефти и нефтепродуктов с использованием гидрофобного продукта олеогелей для снижения антропогенного воздействия промышленных предприятий на окружающую среду. В результате решения проблемы загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами были получены гидрофобные олеогели. Это обеспечит чистоту сточных вод путем изучения методов их очистки от растворенных и эмульгированных углеводородов на нефтеперерабатывающих заводах.

Экспериментальная част

В этом исследовании, чтобы получить олеогель из каучука BSK, каучуки переводили в растворимое состояние. Затем его сшили малеиновым ангидридом. На следующем этапе его сушили в сушильном шкафу, и масляную смесь с водой наносили в виде порошка. В результате масло было отделено от воды. Порошковые олеогели гораздо лучше отделяют масло от воды, чем олеогели небольшого размера, и являются экологически чистыми. Применяется при очистке пролитых масел на предприятиях, а также при очистке масел от многих промышленных предприятий. Применяется при смешивании нефти предприятий с водой, при очистке пролитого бензина на АЗС. В следующей таблице показаны параметры реакций получения олеогелей.

 Таблица 1.

Параметры реакции сшивания бутадиен стиролового каучука (БСК)

Химические реакции проводили согласно приведенной выше таблице. Из таблицы можно видеть, что наилучшего результата (степень набухания до 95%) показывает олиогель, полученный по четвертому параметру. На рисунке 1 показан ИК-спектр олеогеля, полученного из БСК.

Рисунок 1. ИК-спектр олеогеля из БСК

По ИК-спектрам наблюдались линии поглощения 2924,09 см^-1, 2848,86 см^-1 и 1440,83 см^-1 характерные для симметричных колебаний сфер групп СН₂. В областях полос поглощения 1207,44 см^-1, 1165,00 см^-1 и 918,12 см^-1 наблюдались деформационные колебания звеньев С-Н. В результате сравнения полученного олеогеля со спектром каучука можно наблюдать, что появляется новое валентное колебание C=O 1716,65 см^-1, и возникает цис-связь C=C за счет чего наблюдается линия поглощения 1633,71 см^-1.

Заключение

Были получены олеогели на основе бутадиен стиролового каучука по реакции сшивания в присутствии малеинового ангидрида. В качестве инициатора реакции применена перекись водорода. Реакция сшивании протекла в среде растворителей, ксилола и толуола. Синтезированные олеогели были испытаны в смеси воды и масла. Было замечено, что 1 грамм порошка олеогеля, использованный в течение 5 минут при 25 °C, абсорбировал 40 грамм масла.

Список литературы:

1. Ривин, Э.М. Производство саже- и сажемаслонаполненных каучуков за рубежом Текст.: тем. Обзор, серия «Производство синтетического каучука» / Э.М. Ривин, А.Г. Страж, А.Г. Демакин, B.C. Шеин, Р.И. Фрейберг. М.: цниитнефтехим, 1969. - 38 с.
2. Джалилов А. Т., Киёмов Ш. Н. Уретан-эпоксидные термореактивные полимерные системы в качестве антифрикционного материала //Булатовские чтения. – 2020. – Т. 5. – С. 76-78.
3. Киёмов Ш. Н., Джалилов А. Т. УРЕТАНОВЫЙ ОЛИГОМЕР ОУ-400 //Universum: технические науки. – 2020. – №. 7-2 (76).
4. Bodennec, M., Guo, Q., and Rousseau, D. (2016). Molecular and microstructural characterization of lecithin-based oleogels made with vegetable oil. RSC Adv. 6, 47373–47381.
5. Albi, T., Lanzón, A., Guinda, A., Pérez-Camino, M. C., and León, M. (1997). Microwave and conventional heating effects on some chemical parameters of edible fats. Agric. Food Chem. 45, 3000–3003.
6. Киемов Ш. Н., Крыжановский В. К., Лавров Н. А. Деформация дисперсно-наполненных эпоксидных полимеров //Композиционные материалы. Узбекский научно-технический и производственный журнал. – 2017. – №. 4. – С. 13-14.
7. Краус, Дж. Усиление эластомеров Текст. / Дж. Краус; пер. С англ. Под ред. К.А. Печковской. М.: Химия, 1968. - 483 с.
8. Киёмов Ш. Н., Джалилов А. Т. Адгезия эпоксиуретанового полимера по металлу //universum: технические науки. – 2020. – №. 9-2 (78).
9. Хусанова М. Ф., Киёмов Ш. Н., Джалилов А. Т. Свойства новых олеогелей на основе каучуков //Universum: технические науки. – 2020. – №. 9-2 (78).
10. Киёмов Ш. Н., Джалилов А. Т. Трибология эпоксиуретанового полимера //Universum: технические науки. – 2019. – №. 6 (63).
11. 10 Bascuas, S., Hernando, I., Moraga, G., and Quiles, A. (2020). Structure and stability of edible oleogels prepared with different unsaturated oils and hydrocolloids. Int. J. Food Sci. Technol. 55, 1458–1467.
12. Киёмов Ш. Н., Джалилов А. Т. Трибология эпоксиуретанового полимера //Universum: технические науки. – 2019. – №. 6 (63).