Сорбенты

Жидкие сорбенты применяются для осушки природных газов. Жидкие сорбенты должны иметь высокую растворимость в воде, низкую стоимость, хорошую антикоррозионность, стабильность по отношению к газовым компонентам, малую вязкость и способность регенерации. Большинству этих требований наилучшим образом отвечают следующие жидкие сорбенты: диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ), в меньшей степени моноэтиленгликоль (МЭГ).

Твердые сорбенты подразделяются на порошкообразные (или гранулированные) и волокнистые. Волокнистые сорбенты обладают большей кинетикой сорбции за счет более высокой удельной поверхности и большей доступности функциональных групп. Также волокнистые сорбенты обладают лучшей регенеративной способностью — возможностью повторного применения, что особенно актуально для промышленных областей применения.

Сорбенты применяются практически во всех областях промышленности, в сельском хозяйстве и в медицине. Применение сорбентов в первую очередь обусловлено очисткой от различных загрязняющих веществ и тесно связано с охраной экологии. Сорбент применяется для ликвидации последствий аварийных разливов нефти, нефтепродуктов и химических веществ. Наиболее часто разливы нефти происходят при ее морской транспортировке из районов добычи, при шельфовой добыче нефти и на других месторождениях. Нефтяные разливы влекут за собой серьезные экологические катастрофы. Перечень крупнейших нефтяных катастроф приведен здесь.

Различные аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод – все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Ежегодно в океан попадает более 6 млн. тонн нефти. Снимки поверхности Земли, сделанные со спутников, показывают, что уже более 30 % поверхности мирового океана покрыты нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Черного моря, Средиземного моря, побережье Великобритании, Атлантический океан и северо-западная часть Тихого океана.

Сорбент нефтепродуктов — это очень важное открытие человечества для защиты окружающей среды. Применение сорбентов является технологией щадящего устранения последствий нефтезагрязнений и позволяет снизить отрицательные последствия для экологии. Другие способы локализации и ликвидации разливов нефти – контролируемое сжигание, механический сбор, диспергирование – существенно ограничены по применению и зависят от времени, погодных условий, экологической обстановки и т. д.

Разлив нефтепродуктов на воде является очень серьезной экологической катастрофой, последствия которой губительны для всего живого. От таких разливов нефти страдают все живые организмы, млекопитающие, флора и птицы. Нефть является продуктом длительного распада и очень быстро покрывает поверхность вод плотным слоем нефтяной пленки, которая препятствует доступу воздуха и света. Она склеивает перья птиц, при этом они теряют свою возможность сохранять тепло и плавать. Нефть уничтожает все живое! Чтобы не допустить всех этих негативных последствий, необходимо оперативно устранять последствия разлива нефтепродуктов с помощью сорбентов. Благодаря сорбентам нефтепродуктов спасены миллионы тонн воды, сотни гектаров здоровой почвы и тысячи кубометров чистого воздуха.

Кроме этого, сорбент применяется и в качестве штатного средства экологической безопасности на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ), на нефтяных терминалах и на автозаправочных станциях (АЗС).

Существует достаточно широкий ассортимент сорбентов для сбора нефтяных разливов. Сорбенты на основе неорганических материалов (диатомит, цеолиты, глина, песок) имеют низкую нефтеемкость, гидрофильны (не могут применятся на воде), требуют дополнительного модифицирования, вызывают трудности с утилизацией и совершенно не удерживают легкие фракции нефтепродуктов (бензин, керосин, дизельное топливо). Синтетические сорбенты обладают хорошей поглотительной способностью, однако отличаются большей стоимостью и сложностью утилизации в силу высокой токсичности продуктов горения. Наиболее привлекательны и перспективны сорбенты растительного (органического) происхождения. Они являются органической частью существующих экосистем и в наибольшей степени соответствуют экологическим требованиям. В качестве таковых можно выделить сорбенты на основе торфяного мха или стружки скорлупы кокосового ореха (Shelltic C). Но в отличии от торфяного мха, добыча которого является губительным вмешательством в экосистему, скорлупа кокоса – это отход пищевого производства и изготовление кокосового абсорбента – отличный пример эффективного использования природных ресурсов экосистемы. Растительный сорбент обладает высокой сорбционной емкостью и гидрофобностью. Органические сорбенты могут обеспечить решение проблем экологизации экономики территориального образования, а также способствовать созданию благоприятных условий для достижения требуемого состояния окружающей среды экономически рациональными способами.

Россия является крупнейшим государством в мире и ее внутренние водные пути составляют более восьмидесяти тысяч километров. Природные водоемы служат естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих непосредственно в атмосферу или литосферу. Это связано с глобальным круговоротом воды, способностью воды растворять различные газы и минеральные вещества, а также с тем, что любой водоем служит своего рода ямой, куда вместе с потоками воды смываются с суши всевозможные твердые частицы. Кроме того, вода в силу широкого использования в быту, сельском хозяйстве и промышленности подвержена постоянному непосредственному антропогенному загрязнению. Эта использованная человеком сточная вода вновь поступает в природные водоемы без очистки или после неполной очистки. Активная эксплуатация морского и речного транспорта, портовых сооружений обязывает нас заботиться об экологическом состоянии и безопасности природных водоемом. Тысячи предприятий, использующих нефтепродукты в качестве топлива, смазочные материалы и технологические жидкости сливают в реки, озёра и моря тонны неочищенных или недостаточно очищенных промышленных, поверхностных и ливневых сточных вод. Подобные сбросы наносят непоправимый ущерб экологии.

Проблема очистки сточных вод — самая актуальная в области экологической безопасности нашей страны и наиболее действенной мерой в решении данной проблемы является предварительная очистка и предотвращение попадания в водоемы нефтепродуктов и других загрязняющих веществ.

Существует множество способов очистки промышленных сточных вод:

• Механическая очистка – процеживание и отстаивание. Перед более тонкой очисткой сточные воды процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы. Снятые с решеток загрязняющие вещества направляют на переработку и утилизацию. Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей.
• К физико-химическим методам очистки сточных вод относят коагуляцию, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию, ректификацию, выпаривание, дистилляцию, обратный осмос и ультрафильтрацию, кристаллизацию, десорбцию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких), растворимых газов, минеральных и органических веществ.
• К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Эти методы связаны с расходом реагентов, поэтому дороги. Их применяют для удаления растворимых веществ и в замкнутых системах водоснабжения. Химическую очистку проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточных вод.
• К биохимическим методам очистки относятся центрифугирование, экстракция, гравитационное уплотнение, вакуумфильтрация, фильтрпрессование, замораживание и др. Наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулянтов, при помощи его можно достичь эффекта извлечения нефтепродуктов на 85 % и механических примесей на 95 %.
• Термическая очистка заключается в сжигании в открытых амбарах, печах различных типов и получение битуминозных остатков.
• Электрохимическая очистка проводится в электролизерах — устройствах, в которых проводят те или иные процессы электрохимического воздействия на водные растворы. В зависимости от природы процессов, протекающих в таких аппаратах и обеспечивающих извлечение или обезвреживание загрязняющих компонентов, электролизёры бывают следующих типов: элетрофлотаторы, электрокоагуляторы, электродиализаторы и электролизёры для проведения реакций окисления и восстановления.
• Мембранные методы очистки находят в последние время всё большее применение для очистки промышленных сточных вод. Они конкурируют с ионообменными методами очистки и в ряде случаев превосходят их. При очистке большого объёма воды лучше — ионообменный способ очистки, а для малого объёма лучше — мембранный способ очистки. К мембранным относят: обратный осмос, ультрафильтрацию, испарение через мембрану, диализ и диффузионное испарение через мембрану. Выбор метода зависит от размера разделяемых частиц.

Физико-химические методы очистки сточных вод по сравнению с остальными имеют ряд существенных преимуществ:

• есть возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений;
• достигается более глубокая и стабильная степень очистки;
• меньшие размеры сооружений;
• меньшая чувствительность к изменениям нагрузок;
• возможность полной автоматизации;
• более глубокая изученность кинетики некоторых процессов, а также вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры;
• методы не связаны с контролем над деятельностью живых организмов;
• возможность рекуперации различных веществ.

К физико-химическим методам относятся и адсорбционные методы, которые широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Применение локальных установок целесообразно, если вещество хорошо адсорбируется при небольшом удельном расходе адсорбента. Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитро соединений, поверхностно-активных веществ (ПАВ), красителей, нефтепродуктов и т. д. Достоинством адсорбционного метода является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ. Адсорбционная очистка вод может быть регенеративной, т. е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, и деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80—98 % и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе. В качестве сорбента используют активированные (или активные) угли, некоторые органические сорбенты (Shelltic W), синтетические сорбенты, минеральные сорбенты и иногда отходы производства (золу, шлаки, опилки и др.). Минеральные сорбенты — глины, силикагели, алюмогели (активный оксид алюминия) и гидроксиды металлов для адсорбции различных веществ из сточных вод используют мало, так как энергия взаимодействия их с молекулами воды велика — иногда превышает энергию адсорбции, либо их применяют целенаправленно для удаления каких-то конкретных загрязняющих веществ. Так, например сорбент Alumac 320 на основе активированного (активного) оксида алюминия (алюмогеля) эффективно удаляет из воды фторсодержащие примеси и мышьяк.

Наиболее универсальным сорбентом является активированный уголь, однако он должен обладать определенными свойствами:

• должен слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо с органическими веществами;
• быть относительно крупнопористым (с эффективным радиусом адсорбционных пор в пределах 0,8—5,0 нм), чтобы его поверхность была доступна для больших и сложных органических молекул;
• при малом времени контакта с водой он должен иметь высокую адсорбционную емкость, высокую селективность и малую удерживающую способность при регенерации;
• должен быть прочным, быстро смачиваться водой и иметь определенный гранулометрический состав;
• должен обладать малой каталитической активностью по отношению к реакциям окисления, конденсации и др., так как некоторые органические вещества, находящиеся в сточных водах, способны окисляться и осмоляться;
• должен не уменьшать адсорбционную емкость после регенерации и обеспечивать большое число циклов работы.

Всем этим параметрам полностью соответствует  кокосовый активированный уголь Carbonut WT, который поставляет наша компания. Подробное описание этих сорбентов приведены на соответствующих страницах нашего сайта. Кроме того, мы предлагаем уникальный кокосовый сорбент Shelltic W для очистки промышленных, поверхностных, ливневых и хозяйственно-бытовых сточных вод.

Сорбенты — это также большой класс медицинских препаратов, которые способны к выведению из организма самых различных токсических веществ. Еще со времен Гиппократа активированным углем присыпали раны, применяли внутрь, и это оказалось очень эффективным. Затем об этом забыли, и только в начале 30-х годов нынешнего века вернулись к этим препаратам. В 50-х годах наблюдался новый виток развития этого направления. Этому предшествовали исследования греческих ученых, показавшие, что с помощью активированных углей можно эффективно выводить из организма, путем очищения крови, токсические продукты, которые образуются в организме в результате заболеваний, например, почек. Это дало толчок к активному развитию в области сорбентов. Сорбент предупреждает развитие атеросклероза и ишемической болезни сердца. Связывая на своей поверхности желчные кислоты, препятствует перевариванию жиров и способствует их выведению — не ярко выраженный эффект «голодания без голодания». Сорбент эффективен при лечении острых пищевых отравлений, отравлений различными ядами, лекарственными и наркотическими веществами, алкогольно-пищевой перегрузке, абстинентном синдроме, обусловленном наркоманией и алкоголизмом, острых и хронических заболеваниях почек, печени, поджелудочной железы, желудочно-кишечного тракта, аллергических и иммунозависимых заболеваниях (бронхиальная астма, ревматизм, пищевая аллергия, рассеянный склероз, псориаз). Принятый до застолья или сразу после выпивки сорбент способен предотвратить похмельный синдром за счёт связывания избытков алкоголя и выработавшихся в результате приёма алкоголя токсинов. Уже наступившее похмелье можно облегчить приёмом сорбента. В медицине широко используется метод очистки крови, так называемая гемосорбция. Смысл её заключается в том, что кровь человека пропускают через сорбент (поглотитель), извлекающий из неё ряд вредных веществ.

Сорбент, применяемый для профилактики и лечения различных желудочно-кишечных заболеваний, называется энтеросорбентом (энтеро — кишечник и сорбео — поглощать). Энтеросорбенты широко применяются и для людей и для животных. Особенно для сельскохозяйственных животных, которые подвержены кормовым отравлениям, возникающим вследствие вынужденного вскармливания недоброкачественными комбикормами. В некоторых случаях кормовое сырье может изначально содержать сразу несколько ксенобиотиков – чужеродных веществ естественного и антропогенного происхождения, что лишь усиливает их совместное действие. Потенциально-опасными из них являются бактериальные токсины, метаболиты амбарных вредителей, продукты перекисного окисления, радионуклиды, нитраты, гербициды, тяжёлые металлы, пестициды и ряд других высокотоксичных субстанций. Однако в последнее время во всём мире фиксируется увеличение частоты случаев отравления животных микотоксинами – продуктами жизнедеятельности микроскопических грибов и плесеней. Традиционно применяемое в таких случаях симптоматическое лечение животных и птицы, основанное на применении биологически активных препаратов не оправдывает себя и является крайне затратным. Для решения этих проблем наиболее эффективным служит применение натуральных энтеросорбентов, которые являются безопасными для организма, выводят из него токсические соединения, полученные из внешней среды, а также продукты нарушенного метаболизма. Энтеросорбенты эффективно применяются как для лечения микотоксикозов, так и для их профилактики и активно используются во многих хозяйствах страны. Основным показателем эффективности энтеросорбента является его способность создавать поглощающую поверхность. Самый простой энтеросорбент, типа древесного активированного угля из аптек (карболен) образует поглотительную поверхность в 1,5-2,0 м² на 1 грамм сорбента. Более эффективные сорбенты имеют следующие показатели: Микосорб – 15-20 м²/г, Полифепан – 15-20 м²/г, Полисорб ВП – 150 м²/г. Предлагаемые нашей компанией кокосовые энтеросорбенты Shelltic Es и Shelltic Ep имеют площадь поверхности 800-1000 м²/г, что на сегоднейший день является максимально возможным показателем для сорбентов этого класса. Кроме всего прочего, Shelltic Es и Shelltic Ep — это сорбенты на растительной (органической основе) – скорлупа кокоса, являются полностью натуральными и экологически чистыми продуктами.