Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 2.

Васильева Ж. В. и др. Оценка эффективности органических материалов в качестве сорбентов. организации, осуществляющие оборот, хранение, использование, перевалку нефтепродуктов, должны иметь на балансе определенное количество сорбента для первоначальных действий по ликвидации аварийного разлива. К таким организациям относятся предприятия, занимающиеся морехозяйственной деятельностью в арктической акватории (в том числе в акватории Кольского залива, Кандалакшского залива, Двинской губы и др.), а также иные предприятия, осуществляющие перевалку, хранение, использование НП. Предприятия, не относящиеся к вышеперечисленным категориям, согласно внутренним регламентирующим документам, организуют мобильный пост ЛАРН, оснащенный установленным запасом сорбционного материала. Таким образом, поиск потенциально эффективных сорбционных материалов на основе регионального сырья, их изучение и последующее производство не только снижают риски, связанные с нефтяными разливами, но и имеют экономическую значимость вследствие обоснованного сформированного спроса на конкурентоспособный сорбционный материал для реализации природоохранных мероприятий на предприятиях регионов, использующих НП, а также осуществляющих добычу, переработку, утилизацию отработанных нефтепродуктов. Целью настоящего исследования являлась оценка возможности применения региональных природных материалов органического происхождения в качестве сорбентов для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в условиях Арктического региона. Материалы и методы В качестве сорбентов нефти и нефтепродуктов в настоящей работе были исследованы образцы природного сырья Кольского полуострова органического происхождения: мох сфагнум Sphagnum palustre L., торф (месторождение Катка-2, Мурманская область), фукус пузырчатый Fucus vesiclousus, композит сорбционных материалов, состоящий из мха сфагнума (50 %) и фукуса пузырчатого (50 %). Для сравнения был использован коммерческий синтетический сорбент OilSorb (Absorbent Servis OU, Эстония) с заявленной нефтеемкостью 10 г/г. Синтетический сорбент OilSorb выбран по рекомендации представителей ПАСФ как материал, имеющий высокую эффективность сорбции, но при этом низкую технологическую готовность к использованию при ЛАРН в арктических условиях (высокая дисперсность, летучесть, неудобство использования при ветровых нагрузках и др.). Подготовка природных сорбционных материалов заключалась в высушивании в естественных условиях (влажность окружающего воздуха 60 %, температура 20 ± 2 °C) с последующим измельчением образцов до крупности частиц 1 ± 0,5 см. Композит "мох - фукус" был изготовлен путем смешения равных долей измельченного мха сфагнума Sphagnum palustre L. и водорослей —фукуса пузырчатого Fucus vesiclousus. В отношении оценки сорбционных свойств материалов необходимо отметить следующее. На практике применяют различные способы определения сорбционной емкости (ГОСТ 33622-2015; ГОСТ 33627-2015; ТУ 214-10942238-03-95) (Нифталиев и др., 2019; Телушкина и др., 2013; Цомбуева, 2014; Денисова и др., 2015), заключающиеся в экспозиции сорбента в объеме нефти или нефтепродукта и последующем вычислении массы сорбата, удерживаемого 1 г сорбента. Сорбент для удобства извлечения удерживается медной сеткой диаметром 30—80 мм (ТУ 214-10942238-03-95) (Каменщиков и др., 2005); хлопчатобумажной тканью (Телушкина и др., 2013); сетчатой корзинкой без требований к размеру отверстий (ГОСТ 33627-2015) ( Денисова и др., 2015); фильтрующими секциями (Евстигнеев и др., 2016), в некоторых описанных случаях сорбент размещался на ровную поверхность и искусственно загрязнялся до полного насыщения (Цомбуева, 2014). К времени экспозиции либо не установлено требований (Евстигнеев и др., 2016; Цомбуева, 2014), либо указаны диапазоны в промежутках от 1 до 30 мин (ТУ 214-10942238-03-95, ГОСТ 33627-2015) (Телушкина и др., 2013; Денисова и др., 2015) и от 30 до 120 мин (ГОСТ 33622-2015). Время стекания нефти также учитывается лишь при использовании некоторых способов, в частности, описанных в ТУ 214-10942238-03-95, ГОСТ 33627-2015, ГОСТ 33622-2015. В то же время при недостаточном времени стекания нефтепродуктов перед взвешиванием или в случае неудачной конструкции удерживающего сорбент устройства, которое не обеспечивает свободное стекание, результат будет завышенным (Лим и др., 2018). Необходимо отметить иные факторы, значительно влияющие на результаты измерений. Так, при недостаточном времени контакта "сорбент —сорбат" результат может быть заниженным вследствие неполного проникновения нефтепродуктов в поры сорбента. Небольшой размер испытываемой навески сорбента для вязких нефтепродуктов также дает искаженный результат (Лим и др., 2018). Значительное влияние на сорбцию оказывает температура окружающей среды (Левченко, 2008). Для оценки характеристик сорбционных материалов важным условием является определение их водоемкости ввиду того, что поглощение воды и ее паров материалом приводит к уменьшению его нефтеемкости, а также способности удерживаться на поверхности воды при проведении ликвидации аварийных разливов нефти. Поэтому результативными в разделении водонефтяной эмульсии, как правило, являются материалы, обладающие низкой водоемкостью, которая также обеспечивает плавучесть сорбента. Характеристики сорбирующих материалов (нефтеемкость и водоемкость) оценивались согласно ГОСТ 33627-2015 с учетом всех факторов при определении показателей. Навеска сорбента массой 4 ± 0,01 г с помощью сетчатой корзинки помещалась в слой испытуемого нефтепродукта. Время экспозиции составляло 144