[发明专利]一种用于清除水中石油、石油制品和金属离子的多糖微凝胶及其使用方法(方案)

说明书

技术领域

本组发明涉及有机化学领域，并可用于净化水、工业和生活废水或其他废水，以及用于遏制并收集大型水库、河流、湖泊和海洋上的石油泄漏。

背景技术

现有的能够用于清除水中石油和石油制品的物质种类繁多。这些物质既可以含有机成分，也可以含无机成分。其中的大多数物质是能够吸附或吸收石油和石油制品的具有较高比表面积的固体颗粒物。还有一些可使石油和石油制品液滴凝聚的物质。这种物质可用于分离石油和石油制品与水的混合物。其中最广为人知的方法有以下几种：

-过滤两种不混溶液体的混合物，从而将其分离出两种相。此方法具有较高的性能，但硬件设计较为复杂；

-直接向两种不混溶液体的混合物中加入吸附剂。在这种情况下，石油或石油制品被吸附到这些材料的表面上，从而容易从水表或从水层中清除。分离效率取决于材料比表面积的大小以及其对石油和石油制品的亲合性；

-使用可使小的石油制品液滴连接成大液滴的凝结剂。其结果是该系统被分成两层，简化了收油池内的机械分离。该方法适用于封闭的系统内，如污水处理厂、收集槽、封闭的生产循环内的石油和石油制品与水的混合物的分离。

已知一种用于收集水面上石油的吸附剂，其包括(wt.％)：2.6-3的碳粉；3-3.4的防水剂；14-24聚酰胺纤维；其余为橡胶粉[专利RU 2479348，IPC B01J20/20，2011]。

使用这种吸附剂的主要缺点是所述吸附剂无法重复使用，而且很难处置所生成的物质。再次吸附的效果甚至比能局部拧干和重复使用的纤维材料还要差。

已知一种合成物，其包括一种天然橡胶或丁二烯-苯乙烯橡胶乳胶，所述乳胶涂在蛭石或氧化石墨上，所述蛭石或氧化石墨是通过在涂聚合物之前对其原始材料进行发泡加工而制成的[专利RU 2471041，IPC E02B15/04,2011]。

这种合成物的缺点为相对于所收集的油来说吸附剂的消耗量过高，而且制备和回收的过程相当复杂。

在成分和所达到的技术效果上最接近于本发明所申请物质的合成物是一种聚合物胶体复合物，所述复合物是通过将壳聚糖与稀醋酸和5-10％的明胶水溶液混合在一起而制成的，所述壳聚糖与明胶的重量比为1：(1.8-2.2)[专利RU 2352388，IPC B01J20/26,2007]。

这种方法的缺点是当混合两种试剂时无法控制胶凝化的过程，从而导致形成不均匀的凝块，而且导致形成聚合物-胶体复合物所必需的试剂浓度很高。

已知一种通过用吸附剂材料过滤乳液来分离油-水混合物的方法，所述吸附剂材料包括具有疏水性和亲水性的表面的材料层，以及由亲水性超细纤维组成的表面，所述亲水性超细纤维的介电常数超出具有疏水性表面的聚合物纤维层的介电常数至少1.45个单位。由于在疏水层和亲水层的分界面形成了双电层，双电层在乳化颗粒的表面中和，因此先通过具有较低介电常数的疏水层，然后再通过具有较高介电常数的亲水层进行过滤。

该方法是在分离油-水混合物的设备中以及在分离该混合物的过滤材料上实现的。该系统是一个三层过滤膜，这样一种设计方式可以确保从其表面上有效地去除油相[专利RU2361661，IPC B01J20/26，B01D17/022，2009]。

该分离系统的主要缺点是设计复杂，而且由于前两层的孔隙堵塞就要定期回收其所有构件。同时，不能仅仅使用亲水膜，因为亲水纤维的表面容易被所分离油的成分污染，例如原油和石油制品中的高分子烃。因此，会导致分离效率急剧下降。第二个问题是，随着压力增大或者过滤器上方的液体层增厚，油滴能够冲压穿过过滤器的孔隙，造成分离出的液体再次混合。

已知一种遏制石油泄漏的方法，该方法包括利用覆盖在管道沟上的透水且不透油的麻布来遏制水下埋管沟区域的石油泄漏。在所述麻布下面放置填充有无纺吸附剂材料的多孔管。所述吸着剂材料被固定在绳索上，通过所述绳索可以将吸附剂从管中抽出，通过挤压或替换进行回收后放回管内进行重复使用。因此，由于在石油管道破裂石油泄漏时立即启用遏制及收集石油的装置，该方法能够防止石油渗到水中[专利RU 2439244C1，IPC E02B15/04，10.01.2012]。

该方法的缺点是需要在水下安装庞大的结构(穹顶、金属网)，事故清除的时间很长，需要使用额外的收集石油和石油制品的设备，以及后续将石油和石油制品从吸附剂材料上分离出来的设备。所有这些都需要大量的投资，因此只能使用这种设备收集主干管道的石油和石油制品。此外会有相当部分的石油和石油制品无法收回，而且必须使用一定的方法才能回收被污染的吸附剂材料。