Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор 7
1.1 Свойства воды при её электро-физической обработке 7
1.2 Нефти, основные НП, их состав и свойства 11
1.3 Современные природоохранные поглотители нефтепродуктов 13
1.4 Сорбенты для сбора разливов нефтепродуктов ЗАО «Газтурбо» 17
1.4.1 Сорбент СТРГ 17
1.4.2 Сорбент «Новосорб» 19
1.4.3 Сорбент «Униполимер-М» 22
1.4.4 Пенополистирол 24
1.5 Нефть и её влияние на окружающую среду 26
1.6 Влияние НП в почвах на развитие растений и электро-физичекие методы интенсификация их развития 42
2 Объекты и методы исследования 45
2.1. Объекты исследования 45
2.2 Методы исследования 47
3 Результаты работы и их обсуждение 56
3.1. Область применения исследованных сорбентов 56
3.2 Исследование некоторых нефтепоглотителей в многоцикловом режиме 61
3.3 Исследование влияния прокаливания нефтепоглотителей на их поглотительную способность 71
3.4 Определение устойчивости нефтесорбентов к механическим воздействиям 75
3.5 Оценка плавучести нефтепоглотителей 80
3.6 Рекомендации по регенерации и утилизации 81
3.7 Влияние электрофизической обработки воды на рекультивацию почвы после ликвидации разливов нефтепродуктов 82
3.7.1 Основные характеристики исходной партии семян и исследование их роста в зависимости от уровня загрязнения почвы 82
3.7.2 Исследование влияния электрофизической обработки воды и свойств почвы на рост овса 84
3.7.3 Исследование влияния загрязнения субстратов дизельным топливом на проращивание овса 89
Выводы 98
Литература 100
Приложения 109
- Нефти, основные НП, их состав и свойства
- Методы исследования
- Исследование некоторых нефтепоглотителей в многоцикловом режиме
- Определение устойчивости нефтесорбентов к механическим воздействиям
Введение к работе
Введение 4
1. Методологические основы инновационного развития регионов и
формирования технопарковых структур (т.е.) 8
1. Инновационная модель управления в системе 8 регионального развития
2. Причины создания и классификация технологических парков , 17
3. Основные структурно-функциональные компоненты технопарка 24
4. Зарубежный опыт создания технопарковых структур 33
2. Состояние и тенденции развития технопарков в регионах
Российской Федерации(РФ) 48
5. Анализ опыта организации и развития научных и технологических парков в регионах РФ 48
6. Современное состояние технопарковых структур и направления деятельности 65
7. Академические научные центры: проблемы и перспективы 74
3. Научно-технический потенциал и экономические тенденции
Северного региона (на примере Мурманской области) 82
8. Экономическая динамика Мурманской области 82
9. Научно-технический потенциал и высшая школа 93
10. Кольский научный центр РАН как основное звено научно-технического потенциала 98
4. Концептуальные аспекты формирования технопарка на базе
научного центра РАН 107
з
Стр.
11. Принципы формирования и функционирования научно-технического парка 107
12. Организационно-экономический механизм формирования научно-технического парка на базе Кольского научного центра РАН 130
13. Оценка эффективности функционирования научно-технического парка 143
Заключение 157
Список литературы 163
Приложения 174
1. Анкета выборочного опроса российских предприятий Мурманской области. Состояние инновационной деятельности промышленных предриятий 175
2. Графики 180
3. Положение о технопарке 187
4. Стартовый пакет инновационных предложений технопарка 195
Нефти, основные НП, их состав и свойства
Нефть - это природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ) [22].
Основное различие между нефтью, добытой в различных географических районах, обусловлено не химическим составом, а содержанием отдельных компонентов; последнее и влияет на химические и физические свойства сырой нефти. Некоторые нефтепродукты почти бесцветны, в то время как другие имеют черную, янтарную, коричневую и зеленую окраску. Некоторые нефтепродукты имеют приятный запах, похожий на запах эфира, скипидара и камфоры. Биологические и химические свойства различных углеводородов существенно различаются, поэтому, при оценке влияния компонентов нефти на окружающую среду необходимо знать состав определенного нефтепродукта. В таблице 1.1 приведена общая характеристика сырой нефти [25], использованной в работе. Нефть производится и транспортируется в больших объемах, так как является ценным сырьем для производства широкого спектра химических веществ, обзор основных способов и продуктов переработки нефти приведен в [23,51]. Кроме нефти, в больших объемах используются такие нефтепродукты, как мазут и дизельное топливо, являющиеся очень опасными и часто встречающимися загрязнителями водных объектов и почвы. Мазуты используют в наземных и судовых паровых установках и промышленных печах различного назначения, а также в тихоходных поршневых двигателях с воспламенением от сжатия. Изготавливают мазуты из продуктов прямой перегонки нефти с вовлечением крекинг-остатков, экстрактов, гудронов, полугудронов, асфальтосмолистых веществ и других тяжелых продуктов переработки нефти.
Дизельное топливо используется в двигателях с воспламенением от сжатия, а также в судовых газовых турбинах. Изготавливают его из продуктов прямой перегонки нефти, гидроочистки и депарафинизации, а также смешением продуктов, полученных при использовании указанных процессов, с легким газойлем каталитического крекинга.
Дизельноетопливодолжнообладатьхорошей самовоспламеняемостью (легкий запуск и мягкая работа двигателя), определяемой цетановым числом, оптимальным фракционным составом и вязкостью (распыл и испаряемость), хорошими низкотемпературными свойствами, не содержать коррозионно-активных соединений, механических примесей и воды [23,51]. Сейчас в мире производится или используется для ликвидации разливов нефти около двух сотен различных сорбентов, которые подразделяют на неорганические, природные органические и органоминеральные, а также синтетические. Качество сорбентов определяется главным образом их емкостью по отношению к нефти, степенью гидрофобности (ненамокаемости в воде), плавучестью после сорбции нефти, возможностью десорбции нефти и регенерации или утилизации сорбента [24]. Неорганические сорбенты. К ним относятся различные виды глин, диатомитовые породы (главным образом рыхлый диатомит- кизельгур), песок, цеолиты, туфы, пемза и т.п. Именно глина и диатомиты составляют большую часть товара на рынке сорбентов в силу их низкой стоимости и возможности крупнотоннажного производства. Сюда же можно отнести и песок, используемый для засыпки небольших разливов нефти и нефтепродуктов. Однако качество неорганических сорбентов совершенно неприемлемо с точки зрения экологии. Прежде всего, они имеют очень низкую емкость (70-150% по нефти) и совершенно не удерживают легкие фракции типа бензина, керосина, дизельного топлива. При ликвидации разливов нефти на воде неорганические сорбенты тонут вместе с нефтью, не решая проблемы очистки воды от загрязнений. Наконец, практически единственными методами утилизации этих сорбентов является их проМЬівка экстрагентами или водой с ПАВ, а также выжигание [26,38,79].
Синтетические сорбенты. Чаще всего используются в странах с высокоразвитой нефтехимической промышленностью (США, страны ЕЭС, Япония). Чаще всего их изготовляют из полипропиленовых волокон, формируемых в нетканые рулонные материалы разной толщины. Кроме того, используют полиуретан в губчатом или гранулированном виде, формованный полиэтилен с полимерными наполнителями и другие виды пластиков. В то же время использование их в виде тонких порошков для повышения эффективности использования на тонких пленках, по мнению, специалистов фирмы "Маннесман-Италия", недопустимо из-за опасности канцерогенных заболеваний.
Природные органические и органоминеральные сорбенты -являются наиболее перспективным видом сорбентов для ликвидации нефтяных загрязнений. Чаще всего применяют древесную щепу и опилки, модифицированный торф, шерсть, макулатуру. Одним из лучших природных сорбентов, сопоставимым по своей нефтеемкости с модифицированным торфом, является шерсть. Она может поглотить до 8-10 тонн нефти на тонну своей массы, при этом природная упругость шерсти позволяет отжать большую часть легких фракций нефти. Однако после нескольких таких отжимов шерсть сваливается в битуминизированный войлок и становится непригодной для использования. Высокая цена шерсти, недостаточное ее количество и строгие требования к хранению (шерсть очень привлекает грызунов, насекомых, претерпевает биохимические превращения) не позволяют считать ее сколько-нибудь перспективным массовым нефтяным сорбентом [24].
В 1993 - 96 годах, основываясь на позитивном и негативном мировом опыте борьбы с нефтяными загрязнениями, за основу создаваемой новой
комплексной технологии взяли использование новой группы препаратов -биосорбентов, имеющих как абсорбционную и физико-химическую активность в отношении нефтепродуктов, так и биологическую.
Собственно и само понятие - биосорбенты было введено в употребление ещё в конце 80-х годов и с тех пор стало общепринятым термином. Новые биосорбенты построены на основе абсорбционного материала, полученного из природных алюмосиликатов (перлит, вермикулит, цеолит) иммобилизованных природными бактериями, способными разрушать нефтепродукты, собранные препаратом, в широком диапазоне температур [24].
Обработка нефтяного пятна биосорбентом блокирует его дальнейшее распространение (эффект физико-химических бонов), что позволяет собрать более 90 % этого загрязнителя. Таким образом, биосорбент может применяться как автономно, так и в сочетании с традиционными средствами механического сбора. Применение биосорбентов с помощью авиации открыло возможность начинать ликвидацию аварии при ветре до 25 м/с, т. е. немедленно после разлива в штормовых условиях.
Если сбор продукта затруднен или не возможен, то процесс идёт автономно - разрушения нефти идет до конечных стадий, когда в окружающей среде остаются только продукты разложения нефти: СОг и Н20, а также 10 - 15 % асфальтенов, экологически инертных компонентов. В природе остаются алюмосиликатные компоненты, безвредные для окружающей среды. Асфальтены также подвергаются биодеструкции, но не за 2 - 4 недели, как основные фракции нефти, а за несколько месяцев в зависимости от температуры. В естественных условиях без применения биосорбентов этот процесс занимает несколько лет.
Методы исследования
Определение содержания нефтепродуктов в воде и в почве проводилось на приборе "ФЛЮОРАТ-02". Нефтепродукты экстрагировались из проб воды гексаном, из почвы —хлороформом. Погрешность измерений, в зависимости от их диапазона, составляла 3 - 5 %.
Определение насыпной плотности (А, г/см) поглотителей проводилось по ГОСТ 16190-70 с некоторыми изменениями. При проведении поисковых опытов было установлено, что используемые поглотители вследствие высокодисперсного состояния и малых значений насыпной плотности и электризуемости не образуют однородного слоя, налипают на стенки цилиндра и т.п.. Обычные же гранулированные сорбенты самоуплотняются под воздействием собственного веса и вибрации. Для устранения этого недостатка было принято решение нагружать слой статической нагрузкой. Поисковые опыты на установке, изображенной на рисунке АЛ, показали, что нагрузки 0,005 -0,010 кг/см (5-10-10 Па) достаточно для воспроизведения с 2-3% погрешности равномерного уплотнения слоев использованных в работе сорбентов. Определение величины предельного объема сорбционного пространства (ws, см /г), являющегося суммой объемов микро- и мезопор, проводилось эксикаторным методом в статических условиях при 20 С, сорбат - бензол или вода. Вследствие малой насыпной плотности использованных образцов, при толщине его слоя в бюксах около 5 мм, масса навески составляла всего около 50 мг, что на порядок менее обычно используемых навесок сорбентов в данном методе. Вследствие этого погрешность определения ws составляла 10-15%. Для увеличения точности измерения ws использовались низкие и широкие бюксы с диаметром не менее 40-50 мм, где размещалось не менее 0,2-0,4 г образца слоем 2-3 мм. 2.2.4 Определение величины удельной поверхности (S, м2/г) проиводилось методом низкотемпературной десорбции аргона (по ГОСТ 8136), точность определения ± 5%.
Определение нефтеемкости проводилось по ТУ 2164-001-23074353-97, с некоторыми изменениями.
Так, в указанном нормативном документе испытания проводятся для поглотителей одноразового использования, непригодных для механической регенерации. Для определения нефтеемкости регенерируемых отжимом сорбентов при многоцикловой работе использовалась установка, изображенная на рисунке А.З. Регенерация методом отжима проводилась при давлении 4Т05 Па. Отжимаемая жидкость, представляющая собой смесь нефтепродукта и воды, отстаивалась в мерном цилиндре в течение 10-15 минут для разделения на слои, затем определялся объем компонентов регенерата.
Для расчета исследуемых параметров поглотителей использовались следующие формулы: Оценка плавучести поглотителей проводилась по ТУ 2164-001 Определение устойчивости поглотителей к внешним механическим воздействиям. Исследование изменения насыпной плотности поглотителей при уплотнении имеет и дополнительные цели: выявление способности поглотителя возвращать первоначальные структурные свойства после деформации, которая может иметь место при механических нагрузках в процессе его транспортирования в мягкой упаковке к месту использования, а также обоснование величины нагрузки, которая может быть применена при определении насыпной плотности и для других эластично - упругих поглотителей.
Образцы поглотителей помещаются в мерный цилиндр, в нашем случае размеры цилиндра составили: объем 1000 мл диаметр 46 мм (см. рисунок АЛ). В процессе эксперимента определяли зависимость насыпной плотности сорбента под нагрузкой от величины нагрузки (Па). После снятия нагрузки слой образца разрыхляется встряхиванием для восстановления первоначального состояния.
Определение фракционного состава поглотителей (кроме образцов вспученного графита) проводилось по ГОСТ 16187-70. 2.2.9 Оценка влияния НП на возможность применения некоторых видов растений для рекультивации почв 1) Измерение энергии прорастания и способности прорастания проводилось по ГОСТ 10968—88. 2) Методика проращивания семян с применением обработанной воды Проращивание семян овса проводят при комнатной температуре равной (25±2)С и естественном освещении. Семена раскладывают в растильнях между слоями увлажненной бумаги: три слоя на дне растильни, одним слоем прикрывают семена. Увлажнение проводят по мере подсыхания фильтровальной бумаги: один-два раза в день. Отбирают 4 пробы по 100 семян в каждой. - 1ая - семена увлажняют, обычной водопроводной водой. - 2ая - семена увлажняют водой обработанной модулированным потенциалом (ПЧМС) - 3-я - семена вымачивают в обычной воде, а увлажняют водой обработанной ПЧМС. - 4-я - семена увлажняют водой, обработанной модулированным потенциалом (ПЧМС) + на дно растильни под слоями фильтровальной бумаги помещается слой фольги, к которому ежедневно подключают электрод прибора в течение 30 мин. Обработку воды модулированным потенциалом проводят следующим образом: в колбу с исследуемой водой опускают электрод из нержавеющей стали, к которому в течение 30-ти минут подключают прибор "МАГ". Обработанная вода немедленно используется для полива. Неизрасходованную на разовый полив воду сливают.
При исследовании влияния нефтепродуктов - в этих сериях использовалось дизельное топливо - на слой фильтровальной бумаги (субстрата), при помощи градуированной капиллярной пипетки наносили НП точечно и равномерно. Масса НП составляла 2% от массы бумаги. Затем на этом субстрате проращивали семена овса.
Для определения ингибирующего действия НП на овес, проводятся исследования по влиянию различных доз НП на его рост и развитие.
Замеры количества проросших семян и длины корней и ростков овса проводят ежедневно линейкой с точностью ± 1 мм. Для уменьшения влияния индивидуальных особенностей каждого из семян перед началом измерений условно отбрасывают 20% самых маленьких растений и 20% самых больших. Процент отбрасываемых растений был выбран произвольно. Таким образом, усреднение проводят по формуле: где n - общее количество оставшихся после усреднения растений, шт. На 7- ой день после начала наблюдений проросшие семена пересаживают в землю, и длина корней далее не измерялась. Выращивание овса при оценке влияния почвенного фактора При посадке из каждой пробы отбрасывают 20% не проросших или плохо проросших и 20% переросших (с большой длиной стебля). Оставшиеся 60 семян, примерно одинаковой длины, делятся на три равных части по 20 семян в каждой, которые высаживаются в грунт: - исходный, - стерилизованный, - исходный + стерилизованный. Три вида грунта использовались с целью оценки влияния вклада микрофлоры на метаболизм нефтепродуктов под воздействием ПЧМС. Стерилизацию почвы проводили в сушильном шкафу при температуре 60-70С в течение 6 часов. На поддон укладывали грунт слоем 1,5-2 см и периодически перемешивали для более равномерной термообработки. Величину влажности грунта при термообработке не поддерживали, так как было принято решение об аэробности процесса стерилизации. Нами было сделано допущение, что данная стерилизация приведет к уничтожению подавляющего большинства микрофлоры. Полная термическая, химическая или иная стерилизация не проводилась, так как могла привести к практически неконтролируем изменениям химческого состава почвы. Смесь исходного и стерилизованного грунта является контрольным образцом, сочетающим в себе как органические останки микроорганизмов, так и исходный микробиологический фон (количественно уменьшенный в 2 раза). Значения экспериментов на смешанном грунте предполагались средними по отношению исходному и стерилизованному. Возможные отклонения заранее предполагалось истолковывать как область повышенного экспериментального интереса (как выходящая за рамки арифметической интерпритации).
Исследование некоторых нефтепоглотителей в многоцикловом режиме
Сорбционные природоохранные технологии должны причинять как можно меньше вреда ОС: использовать экологически безопасные поглотители (см.таблицу 3.2), регенерируемые простыми механическими методами, для которых заранее предусмотрены безопасные методы утилизации, в чем и проявляются основные решения поставленной задачи. Выбранные в качестве объектов исследования сорбенты имеют ряд общих свойств: низкие значения насыпной плотности и удельной поверхности, свидетельствующие об макропористой структуре и высоком объеме суммарной пористости. Размеры макропор в таких структурах приближаются к размерам промежутков порозной структуры насыпного слоя. Поскольку пространственно-геометрическая структура и определяет свои структурно-механические свойства, можно сказать, что при внешнем воздействии будет происходить деформация как пористой так и порозной структуры. Представленные в. таблице 3.2 образцы отличаются типом структур (пластинчатая, ячеистая, дисперсная), а также прочностью и упругостью, термостойкостью. Эти свойства поглотителей учитывались, в основном, при объяснении рассматриваемых зависимостей. Основное внимание в разделе уделено изменению свойств капиллярно-впитывающих нефтепоглотителей при многоцикловой работе.
В экспериментах по определению нефтеемкости было принято решение добавлять в воду сначала НП, затем поглотитель. Данный порядок действий обеспечивает максимальное приближение к реальным условиям эксплуатации поглотителя при аварийных разливах НП. Вместе с тем, такой порядок действий не исключен при возможном ветровом уносе поглотителя от зоны разлива при его внесении, например, россыпью.
Прежде всего, представлялось необходимым определить необходимое количество циклов регенерации при исследованиях, в соответствии с целью работы. Как видно из рисунков 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4, начиная с 4 цикла изменения исследуемых параметров относительно невелики. Это говорит,
В семействе кривых на рисунке 3.1 графические зависимости имеют ниспадающий характер и отличаются по величине Унпі для первого цикла отжима и по наклону. Видно, что чем больше Унпі для первого цикла, тем больше наклон начальной части кривой. Это объясняется тем, что образцы имеющие больший первоначальный объем впитывания, сильнее деформируется при первом сжатии и менее способны к восстановлению первоначального объема. В случае если механический отжим разрушает структуру поглотителя или ухудшает его способность к восстановлению объема, необходимо рекомендовать другие методы регенерации, например,
Очередность расположения кривых на рисунке 3.1 можно объяснить следующим образом: в верхней части располагаются зависимости представляющие собой высокодисперсные системы. Например, кривая для ВГ частицы которого практически не связаны между собой. Ниже располагаются кривые для «коллоидных» систем - отвердевших пен с низкими значениями объемной доли твердой фазы - ППС, УМ. В нижней части располагаются кривые для вспученных минеральных поглотителей -вермикулитов различной дисперсности. Общей и очевидной
закономерностью является: чем выше больше насыпная плотность, тем ниже находится кривая для данного поглотителя.
Это можно объяснить, например, тем, что образцы имеющие больший объем впитывания, во-первых, сильнее деформируется при первом сжатии, во-вторых, менее способны к восстановлению первоначального объема. Из сказанного следует, что при дальнейших исследованиях аналогичных сорбентов целесообразно изучить возможность повышения их способности к восстановлению первоначального объема зерен после регенерации различными методами отжима.
Все вышеизложенное видно, что лучше всего НП поглощает ВГ, но с увеличением числа циклов отжима, объем впитываемого НП уменьшается, что наблюдается и для всех остальных образцов.
Как видно из рисунка 3.1, на первом цикле ВГ значительно отличается от остальных нефтепоглотителей по объему впитывания нефти. Как уже замечено, таблица 3.1, частицы ВГ практически непористые и не связанные между собой но захватывают нефть, то есть нефть находится в межчастичном пространстве, и данный поглотитель является «загустителем» НП. Дальнейшее наблюдение показало, что объем поглощаемого НП заметно снижается, и можно сделать предположение, что к 4-му - 6-му циклу и далее
ВГ будет поглощать минимальный объем. Возможно, такое поведение ВГ объясняется тем, что после первого цикла его частицы образуют прочные структурные связи (создают агломераты), которые при дальнейшем, после отжима, не способны эффективно диспергироваться поглощать НП.
Одновременно с тем, из рисунка 3.2 видно, что ВГ поглощает гораздо больше воды, чем другие поглотители. ВГ по отношению к воде гидрофобен, что дает возможность предположить - на первом цикле макроагрегаты ВГ, как наблюдалось, с размером порядка от долей до нескольких миллиметров, эффективно захватывают (окклюзируют) и воду, что видно из рисунков 3.1 и 3.2 (кривые для ВГ находятся выше остальных). Но уже ко второму циклу количество остаточной воды снижается и зависимость становится практически постоянной. Можно отметить, что возможно, объем остаточной воды был бы меньше, если при сборе нефтепоглотителя с поверхности воды, дать возможность стечь окклюзированной воде.
При рассмотрении рисунка 3.2 можно отметить и то, что в связи с дополнительной гидрофобизацией сорбента нефтепродуктом, поглощение воды в еще больших объемах представляется маловероятным и эта величина должна уменьшаться с ростом числа циклов. Но на данном этапе исследований мы пока еще не можем дифференцировать впитанную пористой структурой и окклюзированную между частицами поглотителя воду.
Кроме способности поглощать нефть, важной характеристикой нефтепоглотителей является величина объема отжатой нефти. Чем меньше отжимается нефти, тем ниже эффективность регенерации сорбента. Как видно из рисунка 3.3, ВГ лучший из исследованных образцов, но уже ко второму циклу объем отжатой нефти заметно снижается. Возможно, такое свойство ВГ объясняется тем, что у сформированных агломератов с увеличением числа циклов все труднее извлечь поглощенную нефть, о чем свидетельствует расположение кривой ВГ на рисунке 3.4. Из рисунка 3.4 также видно, что с увеличением числа циклов регенерации объем отжатой
нефти существенно снижается, причем после третьего цикла выявлен некоторый рост объема остаточной нефти.
Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что из-за понижения характеристик ВГ (УнпІВГ, УвЗВГ, Унп2ВГ) с увеличением количества циклов регенерации, а также увеличения при этом УнпЗВГ, ВГ не вполне пригоден для многократного использования, так как при увеличении числа регенераций более 6 циклов, он практически перестает эффективно «работать», приближаясь по сойм свойствам к более дешевым поглотителям. Кроме этого, при большом объеме поглощенной нефти рассыпной ВГ становится «кашицей», которую очень трудно собрать на поверхности воды, а при перемещении оболочечных конструкциий наблюдается произвольное вытекание из них маловязких НП.
Определение устойчивости нефтесорбентов к механическим воздействиям
Приведенные выше результаты показывают, что изучение влияния внешней нагрузки на свойства слоев нефтесорбентов представляет двойной интерес: как с точки зрения научного исследования их структурно-механических свойств для их аттестации, так и сохранения ими поглощающих свойств после механических воздействий, например, при транспортировке к месту использования.
Классические сорбенты представляют собой высокодисперсные твердые тела, сохраняющие свои свойства при механических воздействиях в процессе исследования. Поглотительные свойства у них определяются, в основном, размером и объемом микро- и мезопор. Исследуемые в настоящей работе сорбенты также являются высокодисперсными и пористыми. Причем, ВГ -порошок: вермикулит, «Новосорб» и ППС - зерна, первые два имеют пластинчатую, а ППС - ячеистую структуру, которые обладают ажурным строением, соответственно, малыми значениями кажущихся плотностей и мягко-упругими механическими свойствами.
Что касается поглотительных свойств, то как было установлено, поглощение НП происходит в них не только в порах по капиллярно-впитывающему механизму, но и в объеме порозной структуры (в промежутках между частицами сорбента). Причем, при многоциклово работе наблюдается существенное изменение свойств всех исследованных поглотителей.
Таким образом, понятия предельного объема сорбционного пространства и суммарного объема пор для данного вида поглотителей можно предложить заменить на «предельный объем впитывания» (VB), который представляет собой весь объем пустот в насыпном слое. (Т.е., сумму объемов пор частиц и порозного пространства слоя). где And, соответственно, насыпная и истинная плотности, г/см . Сорбенты с комплексом перечисленных свойств можно рекомендовать выделить в отдельный класс мягкоупругих поглотителей. Известные методики исследования сорбентов [79,98,99] также требуют некоторых изменений. Так, определение дисперсного состава ситовым методом и насыпной плотности затруднены электризуемостью зерен и невозможностью их самоуплотнения при вибрации.
Результаты исследования влияния внешней нагрузки на слой сорбента на величину его насыпной плотности представлены в виде графической зависимости A = f(P).
Механические воздействия на нефтесорбенты происходит в основном при их транспортировке к месту использования. В условиях чрезвычайных ситуаций возможно неконтролируемое механическое воздействие на упаковки нефтесорбентов, что возможно повлияет на его впитывающие свойства. Для оценки возможного влияния подобного рода воздействий рассмотрим полученое семейство кривых - зависимость насыпной плотности СБ от давления.
Предельная величина нагрузки установлена в 0,27 10"5 Па, исходя из «предельной» ситуации, когда на упаковку может встать ногами человек со средним весом ( 80 кг). Полученные зависимости характеризуют исходный порошкообразный ВГ, не рассеянный на фракции УМ, образец В размером зерен 3-5 мм представленные ЗАО «Газтурбо». Иными словами, сопоставлялись товарные или рабочие фракции образцов.
Выделение «узких» фракций не позволило бы нам исследовать свойство СБ восстанавливать первоначальный объем, так как, например, ППС в виде порошка теряет свою ценность как поглотитель. В полученном семействе кривые подобны по форме и наклону. В диапазоне давлений 0 - 0,03 105 Па зависимости имеют линейный характер, располагаются практически горизонтально, при 0,06 - 0,18 105 Па наблюдается некоторый рост плотности слоя, еще более нарастающий в диапазоне 0,18 - 0,28 105 Па. Таким образом, можно выделить три участка на кривой: первый из которых, очевидно, характеризует ликвидацию макро-неоднороднестей упаковки слоев, второй участок соответствует уменьшению порозности слоев, а третий - можно объяснить тем, что в процесс уплотнения слоя частиц вовлекается часть их собственной пористой структуры. После снятия приложенного давления сорбенты извлекались из цилиндра и повторно подвергались определению насыпной плотности. У всех образцов повторное значение А совпало с исходным. Таким образом, экспериментально подтверждена способность нефтепоглотителей возвращать первоначальный объем после воздействия давления до 0,27 10"5 Па, что является положительным свойством, и позволяет гарантировать воспроизводимость поглощающих свойств после транспортировки в мягкой упаковке.
На основе полученных данных, при определении величин насыпной плотности, слои сорбентов подвергались статической нагрузке 0,02 105 Па. По предварительной оценке высота слоя не должна превышать 80-100 мм.
Очередность появления перегибов на кривых позволяет построить ряд: ВГ— УМ-— 1 И 1С— В, характеризующий постепенное нарастание структурных связей внутри зерен исследуемых образцов.
Полученные зависимости получены в воздушной среде. В воде или в НП, вследствие проникновения жидкости в капилляры или в манжетные области точек соприкосновения структурных элементов, должно происходить более быстрое разрушение сорбента. Как видно из полученных результатов уже при первом-втором цикле происходит необратимое разрушение структуры, приводящее к уменьшению поглотительной способности сорбентов.
Основываясь на полученных данных можно рекомендовать использовать методы регенерации нефтепоглотителей без деформации их зерен под влиянием внешнего давления, например, центрифугирование, отгонку паром, экстракцию, но при выборе метода регенерации необходимо обосновывать с точки зрения экономики и целесообразности. Так же необходимо учитывать, в каких условиях будет проводиться регенерация - в заводских либо на месте ЧС
