«Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе»

Разделение водонефтяных эмульсий, загрязняющих окружающую среду, ацетат целлюлозными мембранами, модифицированными униполярным коронным разрядом

УДК: 628.54
DOI: 10.33285/2411-7013-2022-4(307)-14-20

Авторы:

¹ Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия
² Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, Казань, Россия

Ключевые слова: водонефтяная эмульсия, ацетат целлюлозная мембрана, коронный разряд, мембранное разделение, углеводороды

Аннотация:

Исследовано разделение водонефтяной эмульсии на основе нефти карбонового отложения плоскими ацетат целлюлозными мембранными фильтрами с размерами пор 0,45 мкм для предотвращения загрязнения окружающей среды. Мембраны обрабатывались в поле униполярного коронного разряда при напряжении 5…25 кВ в течение 1…5 мин для повышения устойчивости к замасливанию. Отмечено увеличение производительности с 2,5 до 8,6 дм3/(м2•ч) и эффективности с 80 до 99 %. Инструментальными методами анализа показано снижение краевого угла смачивания с 72,5 до 64,6°, уменьшение высот выступов с ≈ 1,6 мкм до 0,5 мкм, образование положительных зарядов, что свидетельствует о протекании процессов реструктуризации, способствующей изменению массообменных характеристик фильтра. Выявлено, что модификация мембран коронным разрядом приводит к увеличению их производительности и степени очистки водонефтяных эмульсий, а также улучшению гидрофильных свойств самой мембраны.

Список литературы:

1. Баранов В.Я., Фролов В.И. Изучение свойств эмульсий. – М.: Нефть и газ, 2007. – 19 с.
2. Борьба с осложнениями: водонефтяные эмульсии. Исследование состава и причин образования стойких водонефтяных эмульсий промежуточного слоя на установках подготовки нефти / Ф.А. Бурюкин, А.С. Косицына, А.А. Ковальчук, П.Л. Шаповалов // Деловой журн. Neftegaz.RU. – 2020. – № 9(105). – С. 156–161.
3. Посвятенко Н.И., Демидова Ю.Е., Мельник Т.В. Физико-химические методы очистки сточных вод от нефтепродуктов // Вісник Національного транспортного університету. – 2014. – № 29-1. – С. 250–258.
4. Гуславский А.И., Канарская З.А. Перспективные технологии очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов // Вестн. Казанского технолог. ун-та. – 2011. – № 20. – С. 191–199.
5. Pendergast M.M., Hoek E.M.V. A review of water treatment membrane nanotechnologies // Energy and Environmental Science. – 2011. – Vol. 4, Issue 6. – P. 1946–1971. – DOI: 10.1039/C0EE00541J
6. Rational design of materials interface at nanoscale towards intelligent oil-water separation / Mingzheng Ge, Chunyan Cao, Jianying Huang [et al.] // Nanoscale Horizons. – 2018. – Vol. 3, Issue 3. – P. 235–260. – DOI: 10.1039/c7nh00185a
7. High-flux oil-water separation with superhydrophilicity and underwater superoleophobicity ZIF-67@Cu(OH)2 nanowire membrane / Jinmei He, Jiehui Li, Lili Ma [et al.] // J. of Materials Science. – 2021. – Vol. 56, Issue 4. – P. 3140–3154. – DOI: 10.1007/s10853-020-05474-w
8. Дегтярева О.Г., Сафронова Т.И., Дегтярев Г.В. Методы и технические средства по охране окружающей среды при разливе нефтепродуктов // Политемат. сетевой электрон. науч. журн. Кубанского гос. аграрного ун-та. – 2005. – № 9. – С. 64–83.
9. Варнаков В.В., Бусыгин И.А., Шкаликов Е.А. Деэмульгирование нефтепродуктов как способ их очистки // Аллея науки. – 2018. – Т. 2, № 6(22). – С. 897–901.
10. Плохова С.Е., Саттарова Э.Д., Елпидинский А.А. Изучение поверхностных свойств композиционных реагентов // Вестн. Казанского технолог. ун-та. – 2013. – Т. 16, № 2. – С. 167–169.
11. Плохова С.Е., Саттарова Э.Д., Елпидинский А.А. Изучение влияния анионных и катионных ПАВ на деэмульгирующую эффективность неионогенных ПАВ // Вестн. Казанского технолог. ун-та. – 2012. – Т. 15, № 16. – С. 39–40.
12. Modified cotton fabric with durable anti-fouling performance for separation of surfactant-stabilized oil-in-water emulsions / Pu Yang, Ruimin Hu, Bin Yu [et al.] // Cellulose. – 2022. – Vol. 29, Issue 6. – P. 3557–3568. – DOI: 10.1007/s10570-022-04488-8
13. Рубанов Ю.К., Токач Ю.Е. Удаление разливов нефтепродуктов с поверхности воды комплексными сорбентами на основе оксидов железа // Вестн. Казанского технолог. ун.та. – 2015. – Т. 18, № 7. – С. 268–270.
14. Sewage treatment from heavy metal ions by the method of deposition, using sulfur-alkaline wastewater as a reagent / D.D. Fazullin, G.V. Mavrin, A.V. Savelyeva [et al.] // Int. J. of Green Pharmacy. – 2017. – Vol. 4, Issue 4. – P. 831–835.
15. Дубровская О.Г., Евстигнеев В.В., Кулагин В.А. Проблемы очистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты в оборотных системах замкнутых циклов водопользования, и пути их решения // Журн. Сиб. федер. ун-та. Сер.: Техника и технологии. – 2013. – Т. 6, № 6. – С. 680–688.
16. Dan Li, Yushan Yan, Huanting Wang. Recent advances in polymer and polymer composite membranes for reverse and forward osmosis processes // Progress in Polymer Science. – 2016. – Vol. 61. – P. 104–155. – DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2016.03.003
17. Guo-dong Kang, Yi-ming Cao. Application and modification of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes – A review // J. of Membrane Science. – 2014. – Vol. 463. – P. 145–165. – DOI: 10.1016/j.memsci.2014.03.055
18. Intensification of separation of oil-in-water emulsions using polysulfonamide membranes modified with low-pressure radiofrequency plasma / A.V. Fedotova, I.G. Shaikhiev, V.O. Dryakhlov [et al.] // Petroleum Chemistry. – 2017. – Vol. 57, No. 2. – P. 159–164. – DOI: 10.1134/S0965544117020025
19. Effect of radiofrequency plasma treatment on the characteristics of polysulfonamide membranes and the intensity of separation of oil-in-water emulsions / A.V. Fedotova, V.O. Dryakhlov, I.G. Shaikhiev [et al.] // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2018. – Vol. 54, No. 2. – P. 174–179. – DOI: 10.3103/S1068375518020059
20. Effect of unipolar corona discharge parameters on the surface characteristics of polysulfonamide membranes and their separation efficiency for water-in-oil emulsions / M.Yu. Alekseeva, V.O. Dryakhlov, I.G. Shaikhiev [et al.] // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2020. – Vol. 56, No. 2. – P. 222–227. – DOI: 10.3103/S1068375520020027
21. Effect of parameters of the corona discharge treatment of the surface of polyacrylonitrile membranes on the separation efficiency of oil-in-water emulsions / V.O. Dryakhlov, M. Yu. Nikitina, I.G. Shaikhiev [et al.] // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2015. – Vol. 51, No. 4. – P. 406–411. – DOI: 10.3103/S1068375515040031
22. Enhanced purification of oil-in-water emulsions using polymer membranes treated in a corona-discharge field / I.G. Shaikhiev, M.F. Galikhanov, V.O. Dryakhlov [et al.] // Chemical and Petroleum Engineering. – 2016. – Vol. 52, Issue 5-6. – P. 352–356. – DOI: 10.1007/s10556-016-0199-0
23. Modification of polymeric membranes by corona discharge / V.O. Dryakhlov, I.G. Shaikhiev, M.F. Galikhanov, S.V. Sverguzova // Membranes and Membrane Technologies. – 2020. – Vol. 2. Issue 3. – P. 195–202. – DOI: 10.1134/S2517751620030038