Сорбенты для ликвидации разливов нефти на основе наноцеллюлозы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
За последние пять десятилетий Земля стала свидетелем большого количества разливов нефти в океане и прибрежных водах вследствие морских аварий или экологических катастроф. Аварийные выбросы сырой нефти и нефтепродуктов в морскую и пресноводную среду остаются серьезной экологической проблемой [2].
Процесс очистки воды от нефтяных загрязнений может зависеть от множества условий окружающей среды (температуры, скорости ветра, турбулентности атмосферного давления и характеристики поверхности) [1]. Для ликвидации разливов нефти были разработаны различные методы и приемы, такие как сжигание на месте, механические методы (Скиммеры), химическая обработка, биоремедиация (разложение микроорганизмами) и физическая обработка (нефтяной сорбент) [9]. В настоящее время повышено внимание к использованию сорбентов; нерастворимых продуктов для удаления нефти путем абсорбции [4]. Существует значительный интерес к разработке рентабельных, многоразовых и экологически безопасных нефтяных сорбентов, полученных из возобновляемых ресурсов [3].
Наноцеллюлоза представляет собой новое семейство перспективных целлюлозных материалов с шириной фибрилл целлюлозы порядка
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Сорбенты для ликвидации разливов нефти и характеристика сорбционных процессов 5
2. Нефтяные сорбенты на основе наноцеллюлозы 7
2.1 Очистка разливов нефти с помощью абсорбентов на основе нановолокнистой целлюлозы 7
2.2 Аэрогели на основе нанокристаллической целлюлозы 8
2.3 Сорбенты с использованием вторичных целлюлозных нановолокон 9
2.4 Магнитные нефтесорбенты на основе наноцеллюлозы 10
3. Экспериментальная часть 11
3.1 Просвечивающая электронная микроскопия 11
3.2 Удаление моторного масла с поверхности воды волокнистой наноцеллюлозой 12
Выводы 14
Список литературы 15
Приложение 18
Список литературы
1. Абдель-Гадир, Б. М. Модифицированные растительные сорбенты для очистки воды от нефтяных загрязнений / Б. М. Абдель-Гадир, В. О. Дряхлов, Г. Г. Ягафарова [и др.] // Башкирский химический журнал. – 2019. – Т. 26. – № 2. – С. 75-79. – DOI 10.17122/bcj-2019-2-75-79.
2. Алыкова, О. И. Предупреждение и ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов, пробелы в российском законодательстве и геоэкологические последствия / О. И. Алыкова, Л. Ю. Чуйкова, Ю. С. Чуйков // Астраханский вестник экологического образования. – 2020. – № 4(58). – С. 137-156. – DOI 10.36698/2304-5957-2020-19-4-137-156.
3. Григорьева, Д. А. Устранение разливов нефти с помощью биоматериалов / Д. А. Григорьева // Модернизация образования в условиях технологических и цифровых нововведений: теория и практика: материалы XL Всероссийской научно-практической конференции, Ростов-на-Дону, 12 ноября 2021 года. – Ростов-на-Дону: Южный университет (ИУБиП), 2021. – С. 99-101.
4. Драморецкая Я. С. Адсорбция углеводородов модифицированными растительными сорбентами //Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XXI Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков ЛП Кулёва и НМ Кижнера, посвященной 110-летию со дня рождения профессора АГ Стромберга, 21–24 сентября 2020 г., г. Томск. – Томский политехнический университет, 2020. – С. 466-467.
5. Крылова, М. В. Влияние рынка сорбентов на экологию / М. В. Крылова, А. Е. Горохова // Векторы развития современной экономики: проблемы теории и практики: материалы Международной научно-практической конференции, Москва, 23 ноября 2021 года. – Москва: Московский Политех, 2021. – С. 283-286.
6. Люкшина, Ю. И. Аэрогель на основе производных целлюлозы с контролируемой пористостью: получение и применение / Ю. И. Люкшина, А. А. Ахматова, А. В. Долганов // Экологобезопасные и ресурсосберегающие технологии и материалы: материалы IV Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием. В 2 ч., Улан-Удэ, 23–26 сентября 2020 года. – Улан-Удэ: Издательство Бурятского научного центра СО РАН, 2020. – С. 115-116.
7. Мещерякова, С. В. Получение сорбирующего материала на основе жома сахарной свеклы / С. В. Мещеряков, И. С. Еремин, Д. О. Сидоренко [и др.] // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2019. – № 6(291). – С. 10-16. – DOI 10.33285/2411-7013-2019-6(291)-10-16.
8. Нурмагомедова, С. Г. Очистка от нефтяных загрязнений почв и вод района Берикея Дербентского райoна / С. Г. Нурмагомедова, С. А. Трунова, Т. Н. Ашурбекова, А. А. Будаг-Заде // Проблемы развития АПК региона. – 2021. – № 1(45). – С. 80-84.
9. Павлов, А. В. Исследование сорбентов нефти и нефтепродуктов для ликвидации аварийных разливов нефти в морях Арктического региона / А. В. Павлов, Ж. В. Васильева // Проблемы региональной экологии. – 2019. – № 5. – С. 89-94.
10. Патент № 2750398 C1 Российская Федерация, МПК E02B 15/04, B01J 20/00. Биоразлагающийся высокоэффективный нефтесорбент на основе производных эфиров целлюлозы: № 2020139519: заяв
Нанокристаллы целлюлозы представляют собой стержнеобразные частицы, обладающие биоразлагаемостью, биосовместимостью и низкой плотностью. Нанокристаллы целлюлозы (ЦНК) обычно получают контролируемым кислотным гидролизом целлюлозы. В основном, их получают из древесины и сельскохозяйственных культур, таких как хлопок, лен и конопля. В зависимости от источника целлюлозы и условий гидролиза могут быть получены нанокристаллы различной морфологии и размеров [Ошибка! Источник ссылки не найден.].
В работе [Ошибка! Источник ссылки не найден.] впервые были разработаны аэрогелевые композиты с супергидрофобными свойствами с использованием нанокристаллов оболочечной целлюлозы, что расширило область применения ресурсов целлюлозы. Результаты показали, что краевой угол аэрогеля составляет 158,7°, что свидетельствует о хорошей гидрофобности. Композитный аэрогель обладает превосходной стабильностью в широком диапазоне рН, после 72 ч погружения в растворы с рН = 0 и 12 краевой угол