Сорбенты

Сорбенты (от лат. sorbens — поглощающий) — твердые тела или жидкости, избирательно поглощающие (сорбирующие) из окружающей среды газы, пары или растворённые вещества. В зависимости от характера сорбции различают абсорбенты — тела, образующие с поглощённым веществом твёрдый или жидкий раствор, адсорбенты — тела, поглощающие (сгущающие) вещество на своей (обычно сильно развитой) поверхности, и химические поглотители, которые связывают поглощаемое вещество, вступая с ним в химическое взаимодействие. Отдельную группу составляют ионообменные сорбенты (иониты), поглощающие из растворов ионы одного типа с выделением в раствор эквивалентного количества ионов другого типа. Широко используют активированный уголь, силикагель, оксид алюминия, диоксид кремния, различные ионообменные смолы, дибутилфталат и др.

Твердые сорбенты подразделяются на гранулированные и волокнистые. Волокнистые сорбенты обладают более высокой кинетикой сорбции за счет более высокой удельной поверхности и большей доступности функциональных групп. Кроме того, волокнистые сорбенты обладают большими показателями по регенеративной способности возможность повторного применения, что особенно актуально для промышленной сферы применения устранение последствий от аварийного разлива нефти, нефтепродуктов, иных агрессивных веществ.

Следует учесть, что волокнистые сорбенты являются горючими, то есть пожаровзрывоопасными.

На рынке присутствует достаточное количество сорбентов для сбора нефтепродуктов, мазута, дизтоплива, масла или жира, но не каждый из них может обеспечить требуемую безопасность, удобство применения и качество. Так например, сорбент мазута, дизтоплива, масла не должен гореть сам по себе, понижая тем самым температуру воспламенения, поэтому применение сорбента на основе мха, опилок, синтепона, пенопласта, резины создает пожароопасную ситуацию. Некоторые токсичные жидкости начинают разъедать структуру сорбента, что так же не допустимо. Немаловажным свойством сорбента, является его дальнейшая утилизация. Как правило, утилизация производится через захоронение, сжигание или размещение на специальных полигонах. Сжигание возможно только сорбентов, которые, впитав в себя нефтепродукты, остались рассыпчатыми и не образовали сгустков. Такими свойствами сорбенты на основе полимерных, синтетических, угольных волокон, полипропилена, пенопласта не обладают. При нагревании они плавятся, забивают систему подачи сжигающей установки, образуют сгустки, что делает невозможным их утилизацию.

Применение в промышленности

Применяются сорбенты для устранения последствий нефтеразливов. Применение технологии щадящего устранения последствий аварий с помощью волокнистых сорбентов, позволяют снизить отрицательные последствия для окружающей среды. Применение волокнистых сорбентов приводит к снижению стоимости затрат, снижая прямо и косвенно уровень вреда для окружающей среды. Кроме этого, сорбенты применяются и в качестве штатных средств для экологической безопасности на АЗС, для очистки технической воды, применяемой в промышленности.

Сорбент на основе волокон является одним из самых эффективных фильтрующих компонентов, который применяется в ливневой канализации.

Стиль этого раздела неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Следует исправить раздел согласно стилистическим правилам Википедии.

Учитывая всемирную проблему с пресными водоемами, выбросами технических, сточных вод, технология применения инновационных сорбентов для очистки показала чрезвычайную эффективность.

Современная экосистема пресных водоемов, проблема доступа к чистым источникам воды, формирует положительные условия для модификации ливневых систем. Наиболее активно сорбенты на основе полипропиленовых волокон применяются в США и Европе. В России же использование сорбента на основе полипропиленовых волокон только набирает обороты. Уже сейчас, в условиях мирового кризиса, бизнес стал задумываться об эффективности и экономической целесообразности. Применение волокнистых сорбентов позволяет достичь обеих целей. Причина в высоком уровне химической аморфности, отличном КПД, самых высоких значений по регенеративной способности. Не менее важным фактором является и методика утилизации волокнистых синтетических сорбентов, которые могут применяться в качестве компонента к нефтебитуму. В результате, инновационные сорбенты последнего поколения — это серьёзный шаг в дело экологического и экономического благополучия в мире.

Расчет емкости сорбентов

В условиях, когда сорбенты нефти не имеют подвижной структуры по типу сшитых сополимеров сорбентов воды, определение реальной емкости становится не столь сложной задачей. Важно понимать, что наличие методики, расчета емкости сорбентов нефти позволяет структурировать рынок, что очень важно.

Теперь независимо от экспертных оценок, которые в современном обществе потребления и постоянного недофинансирования ВУЗов все больше становятся, ангажированными, возникает решение, способное принести значительную пользу инженерам-проектировщикам и потребителям сорбентов нефти. Очевидно, что знания в системе анализа емкости создает верный вектор для развития отечественной экономики, позволяя развиваться прорывным технологиям, что существенно снижает экономическую нагрузку на бизнес и ведет к эффективной экономике.

Современные тенденции на рынке сорбентов нефти

В условиях вступления России в ВТО и растущей на этом фоне конкуренции, на рынке сорбентов возникла сумятица в характеристиках сорбентов. Проблема настолько запутала конечных потребителей сорбентов, что ни мнения экспертов, ни анализы испытательных лабораторий не позволяют сделать правильный выбор. Если раньше аналитика осуществлялась по четкому алгоритму, то теперь каждый эксперт руководствуется собственным инструментарием и методом анализа.

Таким положением незамедлительно воспользовались производители сорбентов и, не опасаясь ответственности, начали приписывать показатели емкости. В результате сорбент с емкостью 0,6 неожиданно обрел емкость 40. Дать объяснение такому фокусу научными методами просто невозможно, а вот коммерческий интерес позволяет понять причины такой тенденции.

Одной из самых опасных тенденций в этих условиях стало отношение потребителя, который теперь руководствуется данными от производителей и этим подвергает риску себя, свое предприятие, экологию региона.

Как же можно превратить сорбент с емкостью 0,6 в сорбент с емкостью 40?

Для этого достаточно изменить методику анализа емкости. К примеру, если измерять емкость сорбента путем его наложения на поверхность углеводородов, затем изъятия и взвешивания полученной массы за минусом массы сорбента и с учетом потери части углеводородов за счет гравитации, то мы получим емкость 0,6. Если же тот же сорбент взвесить и разместить в емкости с нефтью и затем взвесить емкость за вычетом массы самой емкости, то мы получим показатель 40. Подвох заключается в том, что эта емкость всего лишь демонстрирует прозорность сорбента, что дает преимущества сыпучим, или компанудным сорбентам. В итоге потребитель получает сорбент с завышенной емкостью, которую невозможно отследить по факту проведения работ так, как в данном случае сорбент рассыпается по поверхности разлива и извлекается лопатами. Какой процент поглощенной нефти был извлечен, а какой удалось собрать лопатами, без участия сорбента в данном случае определить невозможно. Лишь показатель донных отложений, или глубины загрязнения почвогрунта способны показать действительные данные по емкости сорбента.

В итоге, потребитель несет огромные издержки на покупку, казалось бы, недорогого, но эффективного сорбента и на рекультивации нарушенных земель, или ликвидации донных отложений.

Не менее опасной тенденцией становится повальное увлечение био деструкторами. Безусловно, сорбент, который позволяет утилизировать видимое загрязнение без особых усилий — это великое дело. Но что, же происходит в действительности?

Большинство специалистов, химиков понимают, что для эффективного окисления нефти нужны до нескольких десятков адаптированных к специальным географическим и климатическим условиям бактерий. Как известно, разработка столь широкого спектра бактерий требует особых лабораторных и технологических условий. Очевидно, что в России лабораторий такого уровня просто нет, да и не может быть так, как продукция, которая в них бы производилась не смогла бы окупить столь внушительных затрат включая и расходы на дорогостоящее оборудование. В результате, некоторые компании ограничились разработкой нескольких штаммов бактерий в имеющихся у них условиях и на той базе, которая позволяет получить ресурсный базис на основе ограниченных внешних факторов. Для обеспечения работы собственных деструкторов некоторые лаборатории вынуждены направлять своих специалистов на место проведение работ с целью подготовки деструкторов к условиям их применения. В итоге, в сложных климатических условиях России деструкторы не дают эффекта. При этом важно понимать и опасность деструкторов. Любой химик понимает, что нефть это не один химический элемент, а союз более 1000 наименований всевозможных химических соединений. Очевидно, что окисление такого спектра опасных соединений одним, или несколькими десятками бактерий в принципе невозможно. Это знают многие эксперты, но в условиях экономических интересов предпочитают об этом умалчивать. До сегодняшнего дня полностью не изучено влияние кислой среды на экосистему водоемов и почвогрунт. Мы не знаем и не можем знать точного набора вредных химических соединений, которые образуются после деструкции так, как каждая марка нефти имеет отличия и даже одна марка может отличаться в зависимости от того, в каком месте она добыта. Единственное, что можно наблюдать, так это исчезновение черного пятна. Это великолепный бизнес ход, мы не видим проблемы и соглашаемся, что она исчерпана. Точно также можно говорить о серной кислоте, которая прозрачна, мы ее не наблюдаем явно и внешне она может напоминать воду, а значит, нет необходимости беспокоиться о ее разливе. Очевидно, что деструкторы требуют жестких рамок для применения с обязательным анализом результатов деструкции и введением дополнительных химических соединений после деструкции для обезвреживания образующихся при деструкции загрязнителей. Безусловно, это очень дорого, но иного пути у нас нет, если речь идет о биосорбентах.

Не менее яркой тенденцией является стремление некоторых производителей объединить показатели емкости сорбента с учетом его регенерации. Вероятно это правильный ход так, как западные компании уже давно делают именно так. Опасно лишь то, что не все производители представляют информацию о емкости с учетом регенерации и значит, потребитель опять не может знать истинной емкости сорбента.

Еще одним модным методом по увеличению рентабельности производства сорбентов сало стремление производителей соединять несколько наименований сырья в один компанудный сорбент. Как правило, в данном случае производитель стремится увеличить долю дешевого сырья в компануде и этим снизить собственные затраты. В итоге на рынке появились синтетические сорбенты с содержанием извести, песка, гипса, угля, графита и т. д. И тут опять возникает скрытый дисбаланс интересов. Дело в том, что в случае, если мы имеем дело с компанудом, то нужно точно знать поведение всех сырьевых частей этого компануда с нефтью, их химическая активность, степень опасности каждого элемента компануда для окружающей среды. Редко, когда этот анализ производится и в итоге, мы получаем лишь одну сторону, которая может пострадать — это потребитель сорбента. Возможно, потребители не всегда ощущают собственные риски, но в момент переориентировки аналитики из сферы наличия сорбентов в АЗСН и их эксплуатации в сферу анализа результатов применения, проблема рисков для потребителей существенно возрастает.

Особо стоит отметить стремление некоторых экологов ставить в приоритет горючесть сорбента. Но при этом нужно понимать, что если возникает пожар и нефть горит, то ее нужно немедленно тушить и лучше для этого применять соответствующие средства (песок, огнетушители), а не сорбент с ценой от 250 руб./кг до 9000 руб./кг. А вот что нужно оценивать, так это проводимость электричества, ведь именно эта характеристика может стать причиной воспламенения нефти.

Формула расчета емкости сорбентов.

В условиях всеобъемлющего ложного представления на рынке, о средствах экологической безопасности представляется в открытый доступ для последующего применения метод расчета реальной емкости сорбента исходя из его физических характеристик. Учитывая данные процесса поглощения углеводородов можно говорить, что в случае полой структуры сорбентов и двойного действия — адсорбции и адгезии, его показатели насыпной плотности будут достаточно высоки, в свою очередь, если присутствует только адгезия, то плотность будет маленькой. В этих условиях можно сделать расчет объективной емкости сорбента по его насыпной плотности, гидрофильности (смачиваемости), что повлияет на правильное решение в выборе сорбента. Делается это по формуле: X = ((0, 1 × Y) + (Y ÷ 16)) ÷ Z; где X-емкость сорбента, Y-насыпная плотность (уплотненная), Z-процент гидрофильности. Вероятность погрешности +/- 5 %

Пример расчета емкости сорбента

Исходные данные: насыпная плотность в уплотненном состоянии — 125 кг./м3, процент гидрофильности — отсутствует (так, как 100 % отсутствия гидрофильности нет, то за расчетные показатели принимаем 1). В итоге получаем показатели емкости 20,31 кг, на 1 кг сорбента.

К сожалению, данные по гидрофильности сорбента недоступны, но их можно определить по сырьевому составу. Плотность же рассчитывается в уплотненном состоянии, при давлении 50 кг, что характеризует плотность укладки после 24 часов эксплуатации в водной среде. Если плотность сорбента представлена в неуплотненном состоянии, то можно ее привести в соответствии с требованием по уплотненности умножив показатель плотности укладки на коэффициент 0,4, затем отнять от представленной производителем плотности, полученные от умножения плотности на коэффициент данные.

Пример расчета плотности сорбента в уплотненном состоянии

Плотность сорбента в неуплотненном состоянии равна 300. Для получения данных по плотности в уплотненном состоянии умножим 300 на коэффициент 0,4 и получим 120. Затем от 300 отнимаем 120 и получаем средние показщатели по плотности укладки в уплотненном состоянии 180 с погрешностью +/- 2 %.

Применение в медицине

Сорбенты и энтеросорбенты применяются также в профилактике и лечении различных заболеваний. Предупреждают 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». 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).

Принятный до застолья или сразу после употребления алкоголя сорбент способен предотвратить похмельный синдром за счёт связывания избытков этанола и выработавшихся в результате приёма алкоголя токсинов^{[источник не указан 266 дней]}. Уже наступившее похмелье можно облегчить приёмом сорбента.

При нехирургическом лечении онкологических заболеваний используется трансартериальная химиоэмболизация микросферами, состоящими из адсорбента-полимера, насыщенного цитостатическим препаратом, который постепенно десорбируется в ткань, поражённую опухолью.

Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Добавить иллюстрации.