RU2182939C1

RU2182939C1 - Gathering material for removing oil product pollution

Info

Publication number: RU2182939C1
Application number: RU2000125081A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Бачерникова; Н.П. Есенкова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт нетканых материалов"
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: oil pollution removal. SUBSTANCE: invention relates to materials for removal of crude oil and petroleum products spilt on the water and dry land surfaces. Such materials are preferred in cleaning and removal oil liquids when employment of heavy equipment or involvement of the latter for posttreatment of surfaces is not effective. Materials can also be used as preventive means at potentially dangerous objects (petroleum storage depots, motor car enterprises, air and see transport enterprises, long- distance pipelines, and at any other enterprises with oil-linked activities). Material includes two external fibrous layers containing polypropylene fibers and separated from each other by an, attached to them, intermediate fibrous layer containing polypropylene or polyester(ether) fibers. Fibers of external and intermediate fibrous layers are thermally fastened together. Each of layers further contains bicomponent polyester(ether) fibers, content of the latter in each of the external layers being higher than that in the intermediate layer. One more application area for proposed materials is their use as charges in filter plants serving for treatment of surface and waste waters. EFFECT: improved following characteristics: sorption capacity, filtration, floatability, squeeze easiness, and desorption of gathered petroleum product enabling multiple reuse of material. 4 cl, 2 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к материалам для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности воды и суши. Такие материалы предпочтительны при очистке и удалении нефтесодержащих жидкостей, когда неэффективно применение тяжелого оборудования или в сочетании с последним для доочистки поверхностей. The invention relates to materials for the elimination of oil spills and oil products on the surface of water and land. Such materials are preferable when cleaning and removing oily liquids, when the use of heavy equipment is ineffective or in combination with the latter for the post-treatment of surfaces.

Материалы могут использоваться в качестве превентивных средств на потенциально опасных объектах (нефтебазах, автопредприятиях, предприятиях воздушного и морского транспорта, магистральных трубопроводах и любых предприятиях, деятельность которых связана с использованием нефтесодержащих жидкостей). The materials can be used as preventive means at potentially hazardous facilities (oil depots, car enterprises, air and sea transport enterprises, trunk pipelines and any enterprises whose activity is associated with the use of oil-containing liquids).

Еще одной областью применения таких материалов является использование их в качестве загрузок в фильтр-установках для очистки поверхностных и сточных вод от нефтепродуктов. Another area of application of such materials is their use as downloads in filter plants for the purification of surface and wastewater from oil products.

Известен нетканый материал, описанный в патенте США N 5840634 по кл. В 32 В 31/00, опубл. 24 ноября 1998 г., содержащий полиэфирные волокна 0,2-50 денье, которые соединены бикомпонентными волокнами 1-10 денье. Количество бикомпонентного волокна составляет 5-25% от общей массы нетканого материала. Нетканый материал содержит также барьерный слой, составляющий 5-25% от массы материала. Барьерный слой может быть расположен на одной или обеих поверхностях нетканого материала. Барьерный слой состоит из бикомпонентных волокон с теми же характеристиками, что и у бикомпонентного волокна основного нетканого материала. Known non-woven material described in US patent N 5840634 CL. B 32 V 31/00, publ. November 24, 1998, containing 0.2-50 denier polyester fibers that are connected by 1-10 denier bicomponent fibers. The amount of bicomponent fiber is 5-25% of the total mass of non-woven material. Non-woven material also contains a barrier layer constituting 5-25% by weight of the material. The barrier layer may be located on one or both surfaces of the nonwoven material. The barrier layer consists of bicomponent fibers with the same characteristics as the bicomponent fiber of the main nonwoven material.

Такой материал не может быть использован в качестве сорбирующего, поскольку не обладает необходимой плавучестью, что связано с применением в его составе волокон с плотностью более 1 г/см³. Известен сорбирующий материал, описанный в патенте РФ N 2139959 по кл. D 04 Н 1/46, опубл. 20 октября 1999 г. Согласно указанному патенту предложен материал, который включает два наружных волокнистых слоя, каждый из которых предварительно скреплен иглопрокалыванием, и промежуточный слой из синтетических волокон.Such material cannot be used as a sorbent material, since it does not possess the necessary buoyancy, which is associated with the use of fibers with a density of more than 1 g / cm ³ in its composition. Known sorbent material described in the patent of the Russian Federation N 2139959 for CL. D 04 H 1/46 publ. October 20, 1999. According to this patent, a material is proposed that includes two outer fibrous layers, each of which is pre-bonded by needle piercing, and an intermediate layer of synthetic fibers.

Все слои скреплены между собой иглопрокалыванием. При этом наружные слои выполнены из полипропиленовых, а промежуточный слой - из полипропиленовых или полиэфирных волокон, причем наружные волокнистые слои выполнены более плотными, чем промежуточный волокнистый слой. All layers are bonded to each other by needle piercing. The outer layers are made of polypropylene, and the intermediate layer is made of polypropylene or polyester fibers, and the outer fibrous layers are made more dense than the intermediate fibrous layer.

По большинству сходных существенных признаков и назначению указанный нетканый материал является ближайшим аналогом предложенного. For most similar essential features and purpose, the specified non-woven material is the closest analogue of the proposed one.

Обладая достаточными сорбционной способностью и плавучестью, известный материал, однако, имеет относительно небольшую объемность (высокий показатель объемной плотности), что ограничивает возможность его применения в качестве фильтрующей загрузки фильтр-установок для очистки поверхностных и сточных вод от загрязнения нефтепродуктами. Having sufficient sorption ability and buoyancy, the known material, however, has a relatively small volume (high bulk density), which limits the possibility of its use as a filter load of filter units for cleaning surface and wastewater from oil pollution.

Основная задача изобретения состоит в создании материала, обладающего сочетанием необходимых сорбционных свойств, фильтрующих характеристик, способности к удерживанию собранных нефтепродуктов, плавучести, легкости отжима и извлечения собранного нефтепродукта с многократным использованием материала. The main objective of the invention is to create a material having a combination of the necessary sorption properties, filtering characteristics, the ability to retain collected oil products, buoyancy, ease of pressing and extraction of the collected oil product with repeated use of the material.

Эта задача решается за счет существенного повышения объемности материала. This problem is solved by significantly increasing the bulk of the material.

Сущность изобретения состоит в совокупности указанных ниже существенных признаков. The invention consists in the combination of the following essential features.

Как и известный материал по патенту РФ 2139959 предлагаемый сорбирующий материал для удаления загрязнений нефтепродуктами включает два наружных волокнистых слоя, содержащих полипропиленовые волокна и, скрепленный с этими слоями, промежуточный волокнистый слой, содержащий полипропиленовые или полиэфирные волокна. При этом промежуточный волокнистый слой имеет более низкую плотность, чем наружные волокнистые слои. Like the well-known material according to the patent of Russian Federation 2139959, the proposed sorbent material for removing contaminants in oil products includes two outer fibrous layers containing polypropylene fibers and, bonded with these layers, an intermediate fibrous layer containing polypropylene or polyester fibers. Moreover, the intermediate fibrous layer has a lower density than the outer fibrous layers.

В отличие от указанного известного материала в предлагаемом материале волокна наружных и промежуточного волокнистых слоев и все слои скреплены между собой термически. In contrast to the known material in the proposed material, the fibers of the outer and intermediate fibrous layers and all layers are thermally bonded to each other.

Каждый из волокнистых слоев дополнительно содержит бикомпонентные полиэфирные волокна. Объемная плотность наружных слоев составляет 0,35-0,40 г/м³, а объемная плотность промежуточного волокнистого слоя - 0,20-0,24 г/м³.Each of the fibrous layers further comprises bicomponent polyester fibers. The bulk density of the outer layers is 0.35-0.40 g / m ³ and the bulk density of the intermediate fibrous layer is 0.20-0.24 g / m ³ .

Каждый из наружных волокнистых слоев может дополнительно содержать 40-50 мас.% бикомпонентных волокон, а промежуточный волокнистый слой - 20-30 мас.% этих волокон. Each of the outer fibrous layers may additionally contain 40-50 wt.% Bicomponent fibers, and the intermediate fibrous layer is 20-30 wt.% Of these fibers.

Промежуточный волокнистый слой может быть выполнен в виде складчатой структуры с расположением складок, близким к вертикальному. The intermediate fibrous layer can be made in the form of a folded structure with an arrangement of folds close to vertical.

На фиг. 1 и 2 схематически представлены поперечные сечения сорбционного материала согласно изобретению, где на фиг.1 представлено поперечное сечение сорбционного материала с обычным расположением слоев, а на фиг.2 - то же, но со складчатым расположением слоев, близким к вертикальному. In FIG. 1 and 2 are schematic cross-sections of a sorption material according to the invention, where FIG. 1 shows a cross section of a sorption material with a conventional arrangement of layers, and FIG. 2 shows the same, but with a folded arrangement of layers close to vertical.

Как показано на фиг.1 и 2, материал согласно изобретению включает два наружных волокнистых слоя 1, содержащих полипропиленовые волокна в смеси с бикомпонентными полиэфирными волокнами и расположенный между слоями 1 промежуточный волокнистый слой 2, содержащий полипропиленовые или полиэфирные волокна в смеси с бикомпонентными полиэфирными волокнами. Как показано на фиг. 2, промежуточный слой 2 выполнен в виде складок 4, расположение которых близко к вертикальному. Под термином "бикомпонентные" волокна имеются в виду синтетические (для целей настоящего изобретения полиэфирные) волокна, у которых один из компонентов выполнен из полимера с температурой плавления более низкой, чем температура плавления полимера другого компонента. В качестве таких волокон могут, например, использоваться бикомпонентные волокна типа "ядро-оболочка", у которых "оболочка" выполнена из сополиэфирного полимера с температурой плавления более низкой, чем температура плавления "ядра", выполненного из полиэфирного полимера. Эти волокна под коммерческим наименованием "Wellbond" выпускает, например, фирма Wellmann-Inc. (США) (см. журнал "Nonwovens Abstracts, 1996 г., N 10, c. 517). As shown in FIGS. 1 and 2, the material according to the invention comprises two outer fiber layers 1 containing polypropylene fibers mixed with bicomponent polyester fibers and an intermediate fiber layer 2 located between layers 1 containing polypropylene or polyester fibers mixed with bicomponent polyester fibers. As shown in FIG. 2, the intermediate layer 2 is made in the form of folds 4, the location of which is close to vertical. The term "bicomponent" fibers refers to synthetic (for the purposes of the present invention, polyester) fibers in which one of the components is made of a polymer with a melting point lower than the melting temperature of the polymer of the other component. As such fibers, for example, core-sheath bicomponent fibers can be used, in which the sheath is made of a copolyester polymer with a melting point lower than the melting temperature of the core made of a polyester polymer. These fibers under the trade name "Wellbond" are manufactured, for example, by Wellmann-Inc. (USA) (see Nonwovens Abstracts, 1996, N 10, p. 517).

Волокна в слоях скреплены между собой термически посредством склеек 3. Склейки 3,образующиеся за счет расплава легкоплавкого компонента бикомпонентных полиэфирных волокон, расположены точечно, преимущественно в местах пересечения волокон. The fibers in the layers are thermally bonded to each other by means of glues 3. Glues 3, formed due to the melt of the low-melting component of bicomponent polyester fibers, are located pointwise, mainly at the intersection of the fibers.

Благодаря точечному скреплению волокон достигается более низкая объемная плотность материала. Due to the point bonding of the fibers, a lower bulk density of the material is achieved.

Более высокое содержание бикомпонентных волокон в каждом из наружных слоев 1 материала по сравнению с их содержанием в промежуточном слое 2 приводит к увеличению числа склеек 3 и как следствие к более высокой плотности наружных слоев 1 в сравнении с промежуточным слоем 2. A higher content of bicomponent fibers in each of the outer layers 1 of the material compared to their content in the intermediate layer 2 leads to an increase in the number of glues 3 and, as a result, a higher density of the outer layers 1 in comparison with the intermediate layer 2.

Таким образом, обеспечивается оптимальная структура сорбирующего нетканого материала. Thus, the optimal structure of the sorbent nonwoven material is ensured.

При использовании циновка из такого материала укладывается на пятно из нефти или нефтепродукта на поверхности воды или суши таким образом, что поверхность слоя 1 приходит в соприкосновение с загрязнением, которое засасывается внутрь открытых пор слоя 1, заполняя их и, передвигаясь к слою 2, перераспределяется по всему объему. When used, a mat of such material is placed on a stain of oil or oil on the surface of water or land in such a way that the surface of layer 1 comes into contact with contamination, which is sucked into the open pores of layer 1, filling them and moving to layer 2 is redistributed over the entire volume.

Поскольку слой 1, как более уплотненный, обладает менее развитой суммарной поверхностью пор по сравнению со слоем 2, то загрязнение, попадая в слой 2 и, распространяясь в объеме с большей суммарной площадью поверхности пор, удерживается им в течение требуемого времени. Since layer 1, as more densified, has a less developed total pore surface as compared to layer 2, the pollution entering layer 2 and propagating in a volume with a larger total pore surface area is retained by it for the required time.

Еще большая суммарная поверхность пор промежуточного слоя 2 может быть достигнута за счет формирования последнего в виде складок 4, расположение которых близко к вертикальному, как это представлено на фиг.2. An even larger total pore surface of the intermediate layer 2 can be achieved by forming the latter in the form of folds 4, the arrangement of which is close to vertical, as shown in Fig.2.

Заполненная циновка снимается с загрязненной поверхности и отжимается для извлечения собранного нефтепродукта. The filled mat is removed from the contaminated surface and wrung out to extract the collected oil product.

В зависимости от реологических свойств сорбируемых нефтепродуктов содержание бикомпонентных волокон в наружных слоях может изменяться от 35 до 55 мас.%, предпочтительно 40-50 мас.%, а содержание бикомпонентных волокон в промежуточном слое может изменяться от 15 до 35 мас.%, предпочтительно 20-30 мас.%
Пример 1. Для сбора разлива средних фракций нефтепродуктов (отработанное масло) берется циновка из материала, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 45 мас. %. Объемная плотность каждого из этих слоев - 0,35 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпоненных полиэфирных волокон с содержанием последних 25 мас.%. Объемная плотность этого слоя составляет 0,22 г/м³. Все слои скреплены между собой термически.Depending on the rheological properties of the sorbed oil products, the content of bicomponent fibers in the outer layers can vary from 35 to 55 wt.%, Preferably 40-50 wt.%, And the content of bicomponent fibers in the intermediate layer can vary from 15 to 35 wt.%, Preferably 20 -30 wt.%
Example 1. To collect the spill of the middle fractions of petroleum products (used oil), a mat is taken from a material in which the outer layers 1 are formed from a mixture of polypropylene and bicomponent polyester fibers with a content of the last 45 wt. % The bulk density of each of these layers is 0.35 g / m ³ . The intermediate layer 2 is formed from a mixture of polyester and bicomponent polyester fibers with a content of the last 25 wt.%. The bulk density of this layer is 0.22 g / m ³ . All layers are thermally bonded to each other.

Пример 2. Для сбора разливов легких фракций нефтепродуктов (бензина) берется циновка из материала, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 50 мас. %. Объемная плотность каждого из слоев составляет 0,4 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 30 мас.%. Его объемная плотность составляет 0,24 г/м³. Все слои скреплены между собой термически.Example 2. To collect spills of light fractions of petroleum products (gasoline), a mat is taken from a material in which the outer layers 1 are formed from a mixture of polypropylene and bicomponent polyester fibers with a content of the last 50 wt. % The bulk density of each of the layers is 0.4 g / m ³ . The intermediate layer 2 is formed from a mixture of polyester and bicomponent polyester fibers with a content of the last 30 wt.%. Its bulk density is 0.24 g / m ³ . All layers are thermally bonded to each other.

Пример 3. Для сбора разливов тяжелых фракций нефти (мазут) берется циновка из материала, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 40 мас. %. Объемная плотность каждого из слоев 1 составляет 0,30 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 50 мас.%. Его объемная плотность составляет 0,20 г/м³. Все слои скреплены между собой термически.Example 3. To collect spills of heavy fractions of oil (fuel oil), a mat is taken from a material in which the outer layers 1 are formed from a mixture of polypropylene and bicomponent polyester fibers with a content of the last 40 wt. % The bulk density of each of the layers 1 is 0.30 g / m ³ . The intermediate layer 2 is formed from a mixture of polyester and bicomponent polyester fibers with a content of the last 50 wt.%. Its bulk density is 0.20 g / m ³ . All layers are thermally bonded to each other.

Пример 4. Для проведения процесса фильтрации в фильтр-установку закладывается материал, в котором наружные слои 1 сформированы из смеси полипропиленовых и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 40 мас. %. Объемная плотность каждого из слоев 1 составляет 0,30 г/м³. Промежуточный слой 2 сформирован из смеси полиэфирных и бикомпонентных полиэфирных волокон с содержанием последних 50 мас.%. Его объемная плотность составляет 0,20 г/м³. Слой 2 имеет складчатую структуру с расположением складок 4, близким к вертикальному. Все слои скреплены между собой термически.Example 4. To carry out the filtration process, a material is laid in the filter unit in which the outer layers 1 are formed from a mixture of polypropylene and bicomponent polyester fibers with a content of the last 40 wt. % The bulk density of each of the layers 1 is 0.30 g / m ³ . The intermediate layer 2 is formed from a mixture of polyester and bicomponent polyester fibers with a content of the last 50 wt.%. Its bulk density is 0.20 g / m ³ . Layer 2 has a folded structure with an arrangement of folds 4 close to vertical. All layers are thermally bonded to each other.

Извлечение нефтепродуктов легко осуществляется любым механическим способом, в частности отжимом в жале валов. При этом циновки из такого материала могут использоваться многократно. The extraction of petroleum products is easily carried out by any mechanical method, in particular by extraction in the shaft tip. In this case, mats from such a material can be used repeatedly.

Под термином "волокнистый слой" имеется в виду слой, сформированный из свободно уложенных волокон с помощью известных механических холстообразующих устройств. Формирование промежуточного волокнистого слоя со складчатой структурой с расположением складок, близким к вертикальному, может быть осуществлено, например, по способу "Струтто" (см. брошюру "Netkany textil", 1989, p. 29-36. Sbornik 1989. Doum Techniky CSVTS, Brno). By the term “fibrous layer” is meant a layer formed from freely laid fibers using known mechanical canvas forming devices. The formation of an intermediate fibrous layer with a folded structure with an arrangement of folds close to vertical can be carried out, for example, using the Strutto method (see the brochure Netkany textil, 1989, p. 29-36. Sbornik 1989. Doum Techniky CSVTS, Brno).

Claims

1. Sorbent material for removing contaminants from petroleum products, including two outer fibrous layers containing polypropylene fibers, and an intermediate fibrous layer bonded to these layers containing polypropylene or polyester fibers and having a density lower than the density of the outer fibrous layers, characterized in that the fibers outer and intermediate fibrous layers and all layers are thermally bonded to each other, each of the fibrous layers additionally contains bicomponent polyester fibers on, and the content of bicomponent fibers in each of the outer fibrous layers is higher than the content of these fibers in the intermediate fibrous layer.

2. The material according to claim 1, characterized in that the bulk density of each of the outer layers is 0.30-0.40 g / m ³ and the bulk density of the intermediate layer is 0.20-0.24 g / m ³ .

3. The material according to p. 1, characterized in that each of the outer fibrous layers contains bicomponent polyester fibers in an amount of 45-50 wt. %, and the intermediate fibrous layer in an amount of 20-30 wt. %

4. The material according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate fibrous layer is made in the form of a folded structure with an arrangement of folds close to vertical.