Сорбция и удерживающая способность модифицированных волокнисто-пористых материалов по отношению к нефти и нефтепродуктам

Владимир Иванович Жукалов; Виктор Антонович Гольдаде; Сергей Валентинович Зотов

doi:10.33408/2519-237X.2021.5-3.321

Авторы

Владимир Иванович Жукалов Гомельский филиал государственного учреждения образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 246023, Беларусь, Гомель, пр-т Речицкий, 35А https://orcid.org/0000-0002-9877-7322
Виктор Антонович Гольдаде Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины; 246019, Беларусь, Гомель, ул. Советская, 104 https://orcid.org/0000-0001-7964-8034
Сергей Валентинович Зотов Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого; 246050, Беларусь, Гомель, ул. Кирова 32а https://orcid.org/0000-0002-4480-6503

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2021.5-3.321

Ключевые слова:

сорбция, нефть, дизельное топливо, коронный разряд, электретное состояние, физическая модель

Аннотация

Цель. Исследование влияния электризации полимерных волокнисто-пористых материалов на сорбцию нефти и нефтепродуктов.

Методы. Пневмоэкструзия полипропилена марки Borealis. Электризация образцов в поле коронного разряда положительной и отрицательной полярности напряженностью 25 кВ/см. Обработка образцов в низкотемпературной кислородной плазме тлеющего разряда с частотой 35 кГц. Весовой метод определения сорбционных характеристик. Метод растровой электронной микроскопии. Метод электретно-термического анализа.

Результаты. Установлена зависимость сорбционных параметров материалов из полипропилена от вида физического модифицирования – коронного разряда различной полярности и низкотемпературной плазмы тлеющего разряда. Показано, что модифицирование в поле коронного разряда для придания электретных свойств несколько снижает сорбционные характеристики данных материалов по отношению к нефти. При изготовлении сорбционных материалов для сбора сырой нефти следует применять немодифицированный волокнисто-пористый полипропилен. Экспериментально установлено, что при изготовлении сорбционных материалов для сбора легких фракций нефти предпочтительным является метод модифицирования волокон в поле коронного разряда отрицательной полярности. Электризация оказывает значительное влияние на процессы сорбции волокнами ее липофильных компонентов. Предлагается физическая модель сорбции нефтепродуктов электретными образцами полимерных волокнисто-пористых материалов.

Область применения исследований. Волокнисто-пористые полимерные материалы, подвергнутые физическому модифицированию с формированием электретного состояния, могут быть использованы для сорбции некоторых фракций нефти, фильтрования жидкостей от загрязнений диэлектрической природы, очистки воздуха от содержащей радиоактивные частицы ионизированной пыли, а также разделения биологических жидкостей, содержащих диэлектрические и (или) электретные компоненты.

Биографии авторов

Владимир Иванович Жукалов, Гомельский филиал государственного учреждения образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 246023, Беларусь, Гомель, пр-т Речицкий, 35А

кафедра оперативно-тактической деятельности и техники, старший преподаватель

Виктор Антонович Гольдаде, Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины; 246019, Беларусь, Гомель, ул. Советская, 104

кафедра радиофизики и электроники, профессор; доктор технических наук, профессор

Сергей Валентинович Зотов, Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого; 246050, Беларусь, Гомель, ул. Кирова 32а

отдел № 1 «Композиционные материалы и рециклинг полимеров», ведущий научный сотрудник; кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Samoilov N.A., Khlestkin R.V., Shemetov A.V. Sorbtsionnyy metod likvidatsii avariynykh razlivov nefti i nefteproduktov [Sorption method for liquidation of emergency oil and petroleum products spills]. Moscow: Khimiya, 2001. 189 p. (rus)

Radetić M.M., Jocić D.M., Jovančić P.M., Petrović Z.L., Thomas H.F. Recycled wool-based nonwoven material as an oil sorbent. Environmental Science & Technology, 2003. Vol. 37, No 5. – P. 1008–1012. DOI: https://www.doi.org/10.1021/es0201303.

Chikina N.S. Likvidatsiya rozlivov nefti i nefteproduktov s ispol'zovaniem sorbenta na osnove penopoliuretana i otkhodov zernovykh kul'tur [Liquidation of spills of oil and oil products with the use of a sorbent based on polyurethane foam and grain crop waste]: PhD tech. sci. diss. Synopsis: 03.00.16. Kazan, 2010. 20 p. (rus)

Sobgayda N.A., Finaenov A.I. Novye uglerodnye sorbenty dlya ochistki vody ot nefteproduktov [New carbon sorbents for water purification from oil products]. Ecology and Industry of Russia, 2005. No. 12. Pp. 8–10. (rus)

Sirotkina E.E., Novoselova L.Yu. Materials for adsorption purification of water from petroleum and oil products. Chemistry for Sustainable Development, 2005. No. 3, Pp. 359–375. Url: https://sibran.ru/en/journals/issue.php?ID=119852&ARTICLE_ID=125452.

Goldade V.A., Zhukalov V.I., Zotov S.V. Fibrous sorbents for gathering of oil and petroleum products. International Scientific Journal Theoretical & Applied Science, 2018. No. 06 (62). Pp. 139–149. DOI: https://www.doi.org/10.15863/TAS.2018.06.62.26.

Goldade V.A., Makarevich A.V., Pinchuk L.S., Sikanevich A.V., Chernorubashkin A.I. Polimernye voloknistye melt-blown materialy [Polymer fibrous melt-blown materials]. Gomel: Metal-Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus, 2000. 260 p. (rus)

Pinchuk L.S., Goldade V.A., Makarevich A.V., Kestelman V.N. Melt Blowing: Equipment, Technology, and Polymer Fibrous Materials. Springer-Verlag: Berlin-Heidelberg-New York, 2002. 224 p. Url: https://www.springer.com/gp/book/9783642627859.

Lushcheykin G.A. Metody issledovaniya elektricheskikh svoystv polimerov [Methods for studying the electrical properties of polymers]. Moscow: Khimiya, 1988. 160 p. (rus)

Fonareva K.A. Sorbtsiya nefteproduktov polietilentereftalatnym voloknom i ego regeneratsiya tsentrobezhnym sposobom [Sorption of petroleum products by polyethylene terephthalate fiber and its regeneration by centrifugal method]: PhD tech. sci. diss.: 05.17.08. Izhevsk, 2017. 158 p. (rus)

Goldade V.A., Pinchuk L.S., Zotov S.V., Kravtsov A.G., Rychkov A.A. On the mechanism of charge storage in melt-blown fibrous polymer materials. Proceedings of the 3-rd International Conference on advances in processing, testing and application of dielectric materials (APTADM-2007). Wroclaw, Poland, 2007. Pp. 185–190.

Pinchuk L.S., Goldade V.A., Kravtsov A.G., Zotov S.V., Jurkowski B., Kelar K. Spontaneous polarization of polymer blends. Polymer, 2003. Vol. 44, Iss. 17. Pp. 5031–5037. DOI: https://www.doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00375-6.

Kravtsov, A.G. Elektricheskie i magnitnye polya v polimernykh voloknistykh elementakh dlya tonkoy ochistki mnogofaznykh sred [Electric and magnetic fields in polymeric fibrous elements for fine cleaning of multiphase media]: Grand PhD tech. sci. diss. Synopsis: 01.04.07. Gomel, 2007. 45 p. (rus)

Petryanov I.V., Kozlov V.I., Basmanov P.I. Voloknistye fil'truyushchie materialy FP [Fiber filter media FP]. Moscow: Znanie, 1963. 65 p. (rus)

Kravtsov A.G., Goldade V.A., Zotov S.V. Polimernye elektretnye fil'tromaterialy dlya zashchity organov dykhaniya [Polymer electret filter materials for respiratory protection]. Ed. L.S. Pinchuk. Gomel: Metal-Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus, 2003. 204 p. (rus)