Klinoptilolit -sorbent do usuwania substancji ropopochodnych

Transkrypt

1 Klinoptilolit -sorbent do usuwania substancji ropopochodnych Lidia Bandura Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska ul. Nadbystrzycka Lublin

2 Substancje ropopochodne Substancje ropopochodne to produkty przetwarzania i rafinacji ropy naftowej, takie jak: benzyna oleje silnikowe i napędowe smary 2

3 Substancje ropopochodne Właściwości fizyczne: ciecze duża lepkość(woda 0,89 mpa s; olej 3,6 mpa s; 179,3 mpa s) lżejsze od wody charakterystyczny zapach 3

4 Wybrane substancje ropopochodne Olej napędowy VERVA ON Orlen Olej napędowy Biodiesel B100 Orlen Przepracowany olej silnikowy Gęstość: g cm - 3 Lepkość: Pa s Gęstość: g cm -3 Lepkość: Pa s Gęstość: g cm -3 Lepkość: Pa s 4

5 Substancje ropopochodne Skład chemiczny: wodór, węgiel w stosunku H/C 1,85 siarka, azot mniej niż 3% fosfor, arsen, selen, metale ciężkie śladowe ilości Ropa naftowa i jej pochodne stanowią źródło węglowodorów parafinowych (prostych i rozgałęzionych, 1-60 at. C) cyklicznych (5-6 at. C) aromatycznych (jeden lub kilka pierścieni benzenowych) 5

6 Związki ropopochodne Węglowodory aromatyczne zawierająjeden lub kilka pierścieni benzenowych koncentrująsięw wysokowrzących frakcjach ropy (oleje smarowe i pozostałości) jednopierścieniowe stanowią składniki paliw przeważają toluen i ksylen WWA BTX 6

7 Związki ropopochodne Węglowodory aromatyczne Związki zawierające jeden lub więcej pierścieni benzenowych oraz niektóre ich pochodne są toksyczne i kancerogenne!!! Stanowiągrupęzwiązków bardzo niebezpiecznych dla środowiska!!! * Ieda T., Ochiaia N., Miyawaki T., Ohura T., Horii Y. (2011) Environmental analysis of chlorinated and brominated polycyclic aromatic hydrocarbons by comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to high-resolution time-of-flight mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 1218, * Camacho M., Boada L.D., Orós J., Calabuig P, Zumbado M., Luzardo O.P. (2012) Comparative study of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in plasma of Eastern Atlantic juvenile and adult nesting loggerhead sea turtles (Caretta caretta). Marine Pollution Bulletin, 64,

8 Substancje ropopochodne/niebezpieczne niebezpieczne Substancje niebezpieczne rozumie się przez to jedną lub więcej substancji albo mieszaniny substancji, które ze względu na swoje właściwości chemiczne, biologiczne lub promieniotwórcze mogą, w razie nieprawidłowego obchodzenia się z nimi, spowodować zagrożenie życia lub zdrowia ludzi lub środowiska; substancją niebezpieczną może być surowiec, produkt, półprodukt, odpad, a także substancja powstała w wyniku awarii. * IPPC Polska, Ministerstwo Środowiska. ippc.mos.gov.pl/ippc/?id=49 8

9 Problem skażenia środowiska Substancje ropopochodne wydobycie transport dystrybucja magazynowanie eksploatacja KATASTROFY EKOLOGICZNE WYCIEKI LOKALNE O MNIEJSZYM ZASIĘGU Skażenie środowiska wodnego i glebowego, fauny i flory * Wang J., Zheng Y., Wang A. (2012) Effect of kapok fiber treated with various solvents on oil absorbency. Industrial Crops and Products 40, * Drozdova S., Ritter W., Lendl B., Rosenberg E. (2013) Challenges in the determination of petroleum hydrocarbons in waterby gas chromatography (hydrocarbon index). Fuel 113,

10 Problem skażenia środowiska KATASTROFY EKOLOGICZNE 1989 katastrofa tankowca Exxon Valdez u wybrzeży Alaski (11-35 mln galonów ropy) 1991 operacja Pustynna Burza, wyciek 240 mln baryłek ropy do Zatoki Perskiej 10

11 Problem skażenia środowiska KATASTROFY EKOLOGICZNE 1999 katastrofa tankowca Erika u wybrzeży Francji (30 tys. ton oleju napędowego) 2002 katastrofa tankowca Prestige u wybrzeży Hiszpanii (50 tys. ton) 2006 wyciek oleju u wybrzeży Libanu spowodowany zbombardowaniem elektrowni 2010 eksplozja platformy wiertniczej Deepwater Horizon (ok. 666 tys. ton ropy) 11

12 Problem skażenia środowiska KATASTROFY EKOLOGICZNE Delta Nigru Ponad 50 lat wydobywania ropy naftowej doprowadziło do zanieczyszczenia wód gruntowych i gleb oraz wyniszczenia roślinności. Zanieczyszczenia stanowią ogromne zagrożenie dla środowiska naturalnego i ludności zamieszkującej teren. Awarie rurociągów transportowych 12

13 Problem skażenia środowiska WYCIEKI LOKALNE O MNIEJSZYM ZASIĘGU wypadki drogowe, kolejowe substancje ropopochodne na składowiskach odpadów drobne awarie, wycieki do wód, gleb i na nawierzchnie stałe 13

14 Problem skażenia środowiska KATASTROFY EKOLOGICZNE WYCIEKI LOKALNE O MNIEJSZYM ZASIĘGU gleby woda powietrze ORGANIZMY ŻYWE Dlatego istotne jest poszukiwanie nowych materiałów umożliwiających efektywne usuwanie tych niebezpiecznych dla środowiska substancji. 14

15 Usuwanie substancji ropopochodnych Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych w sprawie szczegółowych zasad organizacji Krajowego Systemu Ratowniczo - Gaśniczego przewiduje, że organizacja ratownictwa chemicznego i ekologicznego, o której mowa w ust. 1 i 2, obejmu je m.in. związywanie substancji niebezpiecznej sorbentami, zbieranie substancji niebezpiecznej z powierzchni wody lub gleby. 15

16 Metody adsorpcyjne usuwania rozlewisk substancji ropopochodnych Sorbenty ciała stałe, o rozwiniętej powierzchni właściwej, wykorzystywane do zbierania rozlewów cieczy niebezpiecznych. 16

17 Stosowane sorbenty Sorbenty mineralne: nieprzetworzone (wysuszone i pokruszone minerały) kalcynowane ekspandowane Syntetyczne sorbenty organiczne: polipropylen poliuretan Naturalne sorbenty organiczne: torf trociny drewno i kora odpadowa celuloza z produkcji papieru i wyrobów bawełnianych * 17

18 Sorbenty mineralne na bazie krzemionki (diatomity) atapulgit bentonity perlit ekspandowany talk rozdrobnione skały wapienne Zalety i praktycznośćsorbentów mineralnych: dobre właściwości pochłaniające (pojemność sorpcyjna ok %) trwałość, bierność chemiczna, uniwersalność, twardość, ciężar właściwy, po nasączeniu nie oddająwchłoniętej cieczy oraz zachowująswoje właściwości fizyczne, możliwość utylizacji ekonomiczne 18

19 Klinoptilolit minerał z perspektywami Minerał z grupy zeolitów naturalnych; glinokrzemian o strukturze krystalicznej zawierającej wolne przestrzenie (kanały i komory) wielkości kilku nm, nadające im szereg unikatowych właściwości. jonowymienne molekularnositowe asdorpcyjne katalityczne Na + H 2 O Na + Na + Potencjalne wykorzystanie do sorpcji (pochłaniania) rozlewisk olejowych z nawierzchni stałych. 19

20 Klinoptilolit minerał z perspektywami Badania właściwości sorpcyjnych klinoptilolitu oraz popularnego sorbentu mineralnego względem substancji ropopochodnych 20

21 Sosowane materiały Klinoptilolit Zeolit naturalny (kopalnia Sokyrnytsya, Ukraina) ABSODAN Mineralny sorbent przemysłowy (Damolin, Szwecja) stosowany m.in. przez Straż Pożarną 21

22 Wyniki badań Maksymalna pojemnośćsorpcyjna olej złoże zeolitu 20 g Materiał gdzie: M s masa sorbentu (g) po procesie sorpcji, M 0 masa sorbentu (g) przed procesem sorpcji S(%) względem oleju Verva Klinoptilolit 38 % 41 % ABSODAN 79 % 85 % Klinoptilolit + 25% ZS 60 % 66 % S(%) względem oleju Biodiesel 22

23 Wnioski Zeolity naturalne mogą stanowić skuteczny sorbent mineralny uniwersalny oraz sorbent substancji ropopochodnych. Klinoptilolit wykazuje nieco niższe zdolności pochłaniające względem olei do sorbentu przemysłowego ABSODAN. Polepszenie właściwości chłonnych sorbentu można uzyskać dodając do niego niewielkie ilości zeolitu syntetycznego. 23

24 Dziękuj kujęza uwagę 24