Что общего у противогаза, таблеток активированного угля и фильтра для воды? В их составе сорбент – вещество, которое собирает загрязнения из жидкости или воздуха. Природные и синтетические сорбенты используют в лекарствах, средствах индивидуальной защиты, для очистки воздуха, воды и сбора разливов нефтепродуктов.
Как работают сорбенты
Сорбирующие соединения делятся по принципу действия на иониты, абсорбенты и адсорбенты. Абсорбенты впитывают другие вещества всей своей массой – смешиваются с ними и образуют раствор. Адсорбенты собирают вещество на своей поверхности, не смешиваясь с ним.
Адсорбенты делятся на гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные поглощают воду, гидрофобные – нет, поэтому применяются для сбора загрязняющих веществ в воде: нефти, масла, жира. Гидрофильные сорбирующие вещества используют, чтобы убрать лишнюю влагу из воздуха.
В отличие от абсорбентов и адсорбентов, иониты работают по другому принципу. Чтобы связать вещество, они обмениваются с ним ионами. По типу заряда иониты делятся на катиониты и аниониты. Аниониты обмениваются отрицательно заряженными частицами, катиониты – положительно заряженными.
Виды сорбентов
Сорбирующие материалы классифицируют по происхождению и агрегатному состоянию.
По агрегатному состоянию
Есть жидкие и твёрдые сорбирующие материалы. Твёрдые делятся на гранулированные и волокнистые. К гранулированным относятся не только гранулы, но и порошок.
Волокнистые сорбенты выглядят как вата, но состоят из синтетических волокон полимера. Из них изготавливают фильтрующие элементы для очистки воды и воздуха, боновые заграждения и нефтепоглощающие маты для ликвидации разливов нефти, используют в респираторах, противогазах и других СИЗ.
По происхождению
Сорбирующие материалы бывают синтетическими и природными. К примеру, активированный уголь – это природный материал из древесного угля. Диоксид кремния – это сорбент синтетического происхождения – его получают, нагревая кремний до 500 °С.
Преимущество сорбентов
Регенерация – главное отличие сорбирующих соединений от других чистящих реагентов. Есть несколько распространённых способов, чтобы восстановить их свойства для повторного использования:
- Химический: обработка жидким или газообразным реагентом при температуре до 100 °С. В результате сорбент выделяет поглощённое вещество – происходит десорбция.
- Тепловой: нагрев паром или газом при температуре от 100 до 500 °С. Это приводит к конденсации поглощённого вещества – сорбата.
- Термический: нагрев электрическим током в специальных печах при температуре от 500 °С. Сорбат выделяется и разрушается до летучих и конденсирующихся продуктов, которые затем дожигают.
Очистка воды сорбентами
Сорбция помогает очистить воду для бытовых и промышленных нужд. В быту это подготовка питьевой воды и очистка канализационных стоков от органики. В промышленности распространено использование сорбентов в очистке производственных и ливневых сточных вод от металлов, масел, нефтепродуктов.
К последнему относятся разливы нефтепродуктов. Это не только аварии, которые оборачиваются экологической катастрофой, но и небольшие утечки, которые происходят при добыче, транспортировке, переработке и хранении нефтепродуктов.
При разливе нефтепродуктов в воду важно сорбировать нефтепродукты как можно быстрее, иначе часть их осядет на дно и будет отравлять флору и фауну. После разлива нефтяное пятно становится тоньше, но шире и достигает берега. Поэтому почву тоже приходится очищать от нефтепродуктов. Из воды и с почвы сорбированную нефть собирают сачком.
Применение сорбента для ликвидации аварийных разливов нефти на примере Биомикрогели®
1. Воду или береговую линию обрабатывают сорбентом BMG-P1 в виде раствора или пены.
2. BMG-P1 создаёт полимерные пленки на границе раздела водной и масляной фазы, капсулирует нефтепродукты,
3. Микрокапсулы с загрязнителями внутри склеиваются между собой и превращаются в густую желеобразную массу.
4. Желированное загрязнение убирают мелкоячеистой сеткой, сетчатой лопатой, совком и другими подходящими средствами.
В воде желированные нефтепродукты не растекаются на большие расстояния.
Если в воду попадёт одна тонна нефти, через 10 минут она образует пятно площадью 1 000–2 000 м2 (10–20 соток). Сорбция нефти позволяет сократить площадь нефтяного пятна до 50 раз – желированная нефть образовывает пятно площадью 20–40 м2.
Это важно, потому что нефтяная плёнка налипает на рыбах, водоплавающих животных птицах, не пропускает воздух, нужный для флоры и фауны в толще воды.
Желированные нефтепродукты ни к чему не прилипают. Это значит, что они не нанесут вред обитателям водоёма и береговой линии, не осядут на скалах, прибрежных конструкциях и оборудовании для их сбора. Кроме того, они не воспламеняются, не поддерживают горение и безопасны для окружающей среды, потому что в основе BMG–P1 переработанное растительное сырьё.
Заключение
Сорбенты отличаются друг от друга по виду и принципу действия, и это значительно расширяет сферу их применения. Например, из волокнистых сорбенты делают нетканые защитные полотна, из жидких – растворы, которыми обрабатывают нефтяные пятна от разливов нефтепродуктов. Главное, что отличает сорбенты от других веществ для очистки воды и воздуха – регенерация, которая восстанавливает свойства сорбирующего вещества и позволяет использовать его повторно.
#очистка воды #очищение воды #очистка сточных вод #Биомикрогели #сорбенты #сорбент #разлив нефти #разлив топлива #нефтепродукты
