[LT] Išradimas priklauso sorbentų, skirtų surinkti naftos produktus, tepalus, kurą, angliavandenilius nuo dirvožemio ir vandens paviršių, sričiai ir gali būti naudojamas likviduojant naftos produktų avarinius išsiliejimus.@Biosorbentas yra gaminamas iš Lietuvoje augančių smailiašakių kiminų. Šio augalo poringa struktūra (purios, su dideliais tarpuląsčiais ląstelės) atitinka sorbuojančioms medžiagoms keliamus reikalavimus.@Kiminai yra išdžiovinami iki 4 - 7 % drėgnumo ir po to, atlikus sijojimą, sumalami. Smulkesnės frakcijos sorbentas turi didesnį paviršiaus plotą. Kuo didesnis sorbuojantis paviršiaus plotas, tuo daugiau naftos produktų sugeria sorbentas. Tačiau smulkaus biosorbento surinkimas tampa komplikuotas, todėl pasirinkta ne itin smulki (iki 1-2 mm) frakcija.
[EN] The present invention is related to sorbents for decontamination of soil and water from oil, lubricants, fuel and hydrocarbons, and may be used in cleaning up the environment following accidental spillages of oil products.@Biosorbent claimed is produced from the plant Sphagnum cuspidatum which naturally occurs in Lithuania. The plant has a structure of high porosity due to spongy cells containing large intercell area which satisfies the requirements to absorbing material.@The plants S. cuspidatum is subjected to drying up to 4-7 % humidity , then to sifting and grinding. The finest portion has the largest surface area and, thus, is able to absorb more oil products. However, the collection of fine biosorbent is complicated so the portion not extremely fine (up to 1-2 mm) is used.
[0001] Išradimas priklauso sorbentų, skirtų surinkti naftos produktus, tepalus, kurą, angliavandenilius nuo dirvožemio ir vandens paviršių, sričiai.
[0002] Pagrindinai gruntą teršiantys teršalai yra organiniai junginiai (nafta ir jos produktai, riebalai ir t.t.), metalai, buitinės atliekos. Buitinės atliekos bei riebalai, lyginant su nafta ir jos produktais, negausiai teršia gruntą. Be, to šie teršalai daugiausiai patenka iš buitinių nutekamųjų vandenų, kurie dažniausiai valomi.
[0003] Nafta gruntas užteršiamas, kai į jį patenka įvairūs naftos produktai (mazutas, mineraliniai tepalai, žibalas). Tai atsitinka dėl įvairių avarijų, nelaimingų atsitikimų, nuriedant nuo bėgių cisternoms dėl aplaidumo ar talpų, kuriose laikomi naftos produktai, defektų. Avarijų metu išsiliejusi nafta padaro didžiausią žalą aplinkai. Nafta ir jos produktai, patekę į vandenį bei dirvožemį gali lokalizuotis, sudarydami plėveles, disperguoti sudarydami naftos ir vandens emulsijas ir iš dalies ištirpti.
[0004] Patekus naftos produktams į aplinką visų pirma atliekama teršalų lokalizacija. Tai atliekama sorbentų pagalba. Todėl potencialios taršos naftos produktais vietose būtinos sorbentų atsargos.
[0005] Siekiant nustatyti, ar sorbentų pakanka, būtini detalūs naftos produktų sorbcijos tyrimai. Be to, sorbentai turi atitikti aplinkos auginius reikalavimus: būti lengvai surenkami, biodegraduojantys, net ir likę gamtoje nedaryti žalos jai, turėti perspektyvias utilizacijos galimybes. Būtent šiuos reikalavimus atitinka biosorbentai, gaminami iš natūralių gamtinių išteklių.
[0006] Išradimo tikslas - biosorbento, skirto naftos produktų sugėrimui, gamyba iš vietinių žaliavų.
[0007] Biosorbentų naudojimas sumažina bendrą faktinę aplinkos taršą. Tai verčia ieškoti aplinkos taršos sulaikymui reikalingų medžiagų tarp vietinių gamtinių išteklių ir vietinės pramonės atliekų, tuo pačiu ištiriant šių medžiagų fizikines ir chemines savybes. Lietuvos sąlygomis tokiomis medžiagomis galėtų būti medžio apdirbimo, celiuliozės ir popieriaus pramonės atliekos, pelenai, metalinių pusfabrikačių ėsdinimo proceso atliekos, kalcio hidrosilikatai (kaip atliekų perdirbimo produktai), vietinės uolienos opoka ir gliaukonitas.
[0008] Biosorbentų paviršiaus ypatumai lemia hidrofobiškas jų savybes, kurios leidžia juos naudoti surenkant naftą ir jos produktus ne tik nuo dirvožemio, bet ir nuo vandens paviršių.
[0009] Biosorbentų privalumai: biodegratyvumas; atsinaujinantys žaliavos resursai; atliekų biodegradavimo intensyvumas; mažesni grunto valymo įkainiai; mažesnė įtaka ekosistemoms (net ir likę nesurinkti nedaro antrinės taršos); visuomenės pritarimas naudoti aplinkai neagresyvias medžiagas.
[0010] Biosorbentų neigiamos savybės: gali užsiliepsnoti saugojimo metu; dulka atliekant valymo darbus; juos gali paveikti biologiniai kenkėjai, kai kurios medžiagos turi mažesnį sugėrimo efektyvumą.
[0011] Vienas iš pirmųjų naudotų natūralių sorbentų buvo medvilnės pluoštas gaunamas iš tekstilės atliekų. Medvilnės pluošto sorbcinės charakteristikos yra žymiai geresnės nei daugelio sintetinių sorbentų. Esant didelio tankumo naftos produktų išsiliejimui geri surinkimo rezultatai pasiekiami naudojant medžio žievės sorbentus. Durpės natūraliai yra labai efektyvus sorbentas, tik didelė vandens įgertis mažina jų panaudojimo galimybes surenkant naftos produktus nuo vandens paviršiaus. Mineralinis, specialiai paruoštas molžemis (hidratuotas aliuminio silikatas) naftos produktus absorbuoja molžemio dalelių paviršiumi. Padidėjus slėgiui, molžemis alyvas atpalaiduoja, todėl daugeliu atvejų jis visiškai nepriimtinas. Diatonitinės žemės, gaunamos iš suakmenėjusių smulkių augalų griaučių,yra švelnios, putlios ir savo sudėtyje turi apie 88 % silicio. Aliuminio silikatas yra panašus į diatoninių žemių ar molžemio absorbentus ir pagamintas sintetiniu būdu kaitinant aliuminio fluorido, kvarcinio smėlio bei vandens garų mišinį. Ir nors abu šie mineraliniai absorbentai yra geresnis negu molžemis, vienok jų absorbcijos greitis nedidelis, jie, kaip ir molžemis, išsiplauna (teršalus atiduoda į aplinką) net esant nedideliam slėgiui, todėl teršalų absorbavimui turi būti panaudotas santykinai nemažas jų tūris.
[0012] Pateikiamo išradimo prototipas yra naftos produktų sorbentas Sphag-sorb (Kanada). Šis sorbentas yra gaminamas iš pelkių samanų kiminų. Sorbentas gerai tinka teršalų sorbeijai ir nuo grunto, ir nuo vandens paviršiaus. Sorbento Sphag - sorb naftos produktų sorbeijos galia pagal kokybės sertifikatą (Orapi North America LTD): 1 g sorbento sugeria nuo 6 iki 12 g naftos produktų, o pagal eksperimentinius duomenis (P. Baltrėnas, V. Vaišis. Naftos produktus sorbuojantis biosorbentas SPHAG-SORB. Aplinkos inžinerija. X t., Nr. 3. V.: Technika, 2002, p. 103 - 107) 1 g sorbento sugeria nuo 4,05 iki 5,5 g naftos produktų.
[0013] Pagrindinis šio sorbento trūkumas yra tas, jog ši medžiaga yra importuojama, dėl to išauga savikaina. Be to, biosorbento, gaminamo iš vietinių žaliavų sorbcinė galia yra didesnė (1 g sorbento sugeria nuo 7,2 iki 9,9 g naftos produktų.
[0014] Biosorbentas gaminamas iš Lietuvoje augančių smailialapių kiminų.
[0015] Kiminai - tai būdingiausi pelkių bei pelkėjančių vietų augalai. Jie prisitaikę sunaudoti labai daug vandens: nepaprastai purios (su dideliais tarpuląsčiais) augalo ląstelės sugeba "sugerti" 20-30 kartų daugiau vandens, negu sveria pats augalas. Kiminas. neturėdamas šaknų ir negalėdamas mineralinių medžiagų pasiimti iš dirvos, jų pasirūpina iš vandens. Lietuvoje labiausiai paplitę šie kiminai: ilgasis auga pievapelkėse, klampupelkiuose, lage; magelaninis -pelkės šlaito apatinėje dalyje; smailialapis - šlaite; rudasis - pelkės šlaito viršutinėje dalyje; raudonasis - plynaukštėje ir užima ištisus plotus duburiuose; smailiašakis - praplaišose ir duburiuose.
[0016] Ekologiškai švarus biosorbentas, skirtas surinkti naftos produktus ir nuo vandens, ir nuo dirvožemio paviršiaus. Surenkant naftos produktus sorbentais, dalis sorbento neišvengiamai pasilieka aplinkoje. O biosorbentas, net ir paliktas gamtoje, pasižymi biodegradacinėmis savybėmis.
[0017] Kiminai yra išdžiovinami iki 4 - 7 % drėgnumo ir po to, atlikus sijojimą, sumalami iki 1-2 mm stambiausios frakcijos. Tiriant sorbuojančias medžiagas (sorbentus), pastebėta, kad didelę reikšmę sorbcijos efektyvumui turi sorbento dalelių dydis. Smulkesnės frakcijos biosorbentas turi didesnį paviršiaus plotą. Kuo didesnis sorbuojantis paviršiaus plotas, tuo daugiau naftos produktų sugeria sorbentas. Tačiau smulkaus biosorbento surinkimas tampa komplikuotas, todėl pasirinkta ne itin smulki (iki 1-2 mm) frakcija.
[0018] Surenkant naftos produktus nuo vandens paviršiaus, svarbus biosorbentą apibūdinantis rodiklis yra vandens [gertis. Pradiniu laiko momentu iki 1 h vandens įgeriamumas (g vandens / g sorbento) nedidelis - iki 12,5, tačiau procesui intensyvėjant - po 10 h pasiekia 13,8.
[0019] Tiriant, kaip nuo vandens paviršiaus sugeriamas dyzelinis kuras, pastebima atvirkštinė vandens įgerčiai tendencija: eksperimento pradžioje labai intensyviai vyksta sorbcija.
[0020] Dyzelinio kuro sugertis (g naftos produkto / g sorbento) eksperimento pradžioje, 2 min nuo sorbcijos pradžios, - 7,5. Laikui bėgant šis sugerties koeficientas tolygiai auga ir po 20 min esti 8,2, o po 60 min pasiekia 8,4. Maksimalus dyzelinio kuro sugerties koeficientas ne nuo vandens paviršiaus yra 9,9. Sorbuojant nuo vandens paviršiaus, jis siekia 8,4. Tai rodo geras sorbento sorbcijos nuo vandens paviršiaus savybes ir kad panaudojama beveik visa sugerties galia.
[0021] Benzino sugertis nuo vandens paviršiaus (g naftos produkto / g sorbento) eksperimento pradžioje, 2 min nuo sorbcijos pradžios, - 5,5. Laikui bėgant šis sugerties koeficientas tolygiai auga ir po 20 min. esti 6,7, o po 60 pasiekia 7,2. Maksimalus dyzelinio kuro sugerties koeficientas ne nuo vandens paviršiaus yra 7,9. Sorbuojant nuo vandens paviršiaus, jis siekia 7,2. Analogiškai dyzelinio kuro sugėrimui, sorbuojant benziną, panaudojama beveik visa sorbento sorbcijos galia.
[0022] Valant naftos produktus nuo dirvožemio paviršiaus svarbi sorbuojamosios medžiagos dalis, kuri nesusi geria į sorbentą ir lieka ant dirvožemio paviršiaus. Sugerties efektyvumas iki įgerties, lygios 1,0 (g naftos / g sorbento), beveik nekinta ir siekia beveik 100 %. Tačiau padidėjus įgerčiai iki 4,3 sugerties efektyvumas sumažėja ir tesiekia 95 %.
[0023] Sorbento Sphag-sorb ir biosorbento iš vietinių žaliavų palyginimas pateiktas 1 lentelėje.
[0024] 1 lentelė Sorbentų palyginamųjų charakteristikų suvestinė
[0025]
1. Biosorbentas, skirtas surinkti naftos produktus nuo vandens ir dirvožemio paviršiaus, b e s i s k i r i a n t i s nuo analogo tuo, kad naftos produktų sorbcijai naudojamas iki 1-2 mm stambiausios frakcijos sumaltas biosorbentas.
2. Biosorbentas pagal pirmą punktą b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad yra gaminamas iš Lietuvoje augančių smailiašakių kiminų.