Анотація до роботи:

Хохлов А.В. Розробка технології ліквідації нафтового забруднення довкілля застосуванням біоактивного вуглецевого сорбенту комплексної дії.-Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – екологічна безпека. – Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”. Київ, 2006.

Обґрунтовано застосування вуглецевих сорбентів на основі піролізату деревинної сировини при одержанні нафтопоглинальних біосорбентів. Встановлено оптимальні умови одержання сорбенту-носія для іммобілізації нафтоокислюючої біоти. Виявлено, що адсорбційні властивості біосорбенту визначаються пористою структурою та хімічною природою поверхні сорбційної матриці, але домінуючим фактором є взаємодія гідрофобної поверхні та вуглеводнів нафти.

Досліджено деструктивну активність біосорбенту в залежності від типу носія, методу іммобілізації поверхні сорбенту та вибору модифікуючого мікробного комплексу. Визначено умови прискореного біорозкладу нафти та нафтопродуктів під дією біосорбенту. Показано, що адаптована нафтоокислююча біота, яка виведена з природного середовища в комплексі з вуглецевими сорбентами на основі піролізату деревини володіє значним біодеструктивним потенціалом і може здійснювати ефективну деградацію нафтозабруднювачів різного типу. Розроблено принципову технологічну схему одержання біоактивного вуглецевого сорбенту в промислових умовах. Визначено технологічні прийоми знешкодження нафтозабруднень різного типу застосуванням біосорбенту.

1. Запропоновано екологічно безпечний біоактивний вуглецевий сорбент комплексної дії на основі піролізату деревинної сировини з іммобілізованими на поверхні природними різновидами нафтоокислюючих мікроорганізмів широкого спектру дії, що дозволяє ефективно локалізувати нафтозабруднення та знешкодити його завдяки біодеструкції. Біосорбент не потребує видалення з місць застосування та утилізації, самоутилізується на протязі 3-6 місяців.

2. Обгрунтовано доцільність використання вуглецевого сорбційного матеріалу в якості матриці-носія НОМ при одержанні біосорбенту. По-перше, вуглецевий матеріал відповідає вимогам до нафтосорбентів – екологічність, нафтоємність (8-12 г нафти на 1 г сорбенту), технологічність. По-друге, цей матеріал є біосумісним. Розмноження НОМ на поверхні вуглецевого носія відбувається в 8 разів швидше в порівнянні з іншими порошкоподібними нафтосорбентами.

3. Проведені систематичні дослідження фізико-хімічних та сорбційних властивостей вихідної вуглецевої сорбційної матриці та біоактивованої. Показано, що в оптимальних умовах піролізу (температура 350-380⁰С, тривалість 5-10 хв.) подрібненої деревинної сировини шпильових порід (сосна, ялина, піхта) утворюється аморфний вуглець, остов якого просочений смолою. Ненасичені атоми вуглецю зв’язані з молекулами смолистих речовин. При цьому поверхня вуглецю стає гідрофобною, виявляє олеофільні властивості та принадлива для іммобілізації мікробних культур. Пориста структура та хімічна природа поверхні частково визначає нафтопоглинальну здатність матеріалу, але домінуючим фактором є взаємодія гідрофобної поверхні з вуглеводнями нафти за рахунок гідрофобних неполярних груп. Біоактивація матриці зменшує нафтоємність на 10-20%.

4. Одержано універсальний нафтоокислюючий мікробний комплекс, виділений з нафтозабруднених об’єктів, де присутні природні специфічні мікробоценози. Виділений та адаптований комплекс НОМ стійкий до температурних коливань (0-50⁰С) та здатен разом з вуглецевим носієм розкладати нафтозабруднення різного типу та концентрації. Ступінь деструкції понад 95%.

5. Запропоновано метод іммобілізації НОМ на поверхні сорбенту-носія обробкою його мікробним субстратом. Проведені дослідження структури та поверхневих особливостей вихідного та біоактивованого сорбенту показали, що при іммобілізації має місце хімічна іммобілізація та фізична адсорбція. Достатня біоактивація поверхні біосорбенту – 100-200х10^3-4 кл/г.

6. Проведено оцінку деструктивної активності запропонованого біосорбенту по відношенню до нафтопродуктів різного хімічного складу. Дослідження зразків нафтопродуктів (газорідинна хроматографія, ІЧ, УФ – спектроскопія, фотоколориметрія) підтвердили протікання процесу біоокислення. Встановлено, що МО, іммобілізовані на біосорбенті, здатні розкладати практично всі вуглеводні нафти. Швидкість біоокислення знижується в ряду: дизпаливо – сира нафта – масло – нафтошлам – гудрон.

7. Розроблено технологічну схему виробництва біосорбенту та ТУ У 24.6 – 30631594 – 001 – 2002 „Сорбент вуглецевий біодеструктивного типу (БАРС) на основі рослинної сировини”. Підтверджено, що біосорбент екологічно безпечний. Одержано висновок санітарно-гігієнічної експертизи на технічні умови та на продукт. Міністерством екології та природних ресурсів України надано дозвіл на використання біосорбенту БАРС. Доцільний термін зберігання біосорбенту 1 рік.

8. Отримано дослідно-промислову партію біосорбенту в кількості 10 тонн. Проведено дослідно-промислові випробування біосорбенту „БАРС” в різних кліматичних зонах: Північ Західного Сибіру (ОАО „Роснефть-Пурнефтегаз”); Східна Україна (ВАТ „Укрнафта”, Охтирське нафтогазовидобувне підприємство); ВАТ „Лукойл-Україна” (Одеський нафтопереробний завод); Закарпаття (ліквідація наслідків аварії на нафтопроводі „Дружба”, р.Латориця). Випробування біосорбенту „БАРС” показали його високу ефективність при знешкодженні нафтового забруднення довкілля, про що одержані акти споживача.

Публікації автора:

1. Хохлова Л.Й., Швець Д.І., Хохлов А.В., Опенько Н.М. Вивчення процесів біодеструкції нафтопродуктів консорціумом мікроорганізмів // Доповіді НАН України. -2001. -№4. – С.197-200.

Здобувачу належить постановка та проведення експерименту по дослідженню процесів біодеструкції нафтопродуктів, обробка результатів та написання статті.

2. Швец Д.И., Хохловa Л.И., Кравченко О.В., Опенько Н.М., Хохлов А.В. Физико-химические аспекты поглощения нефти углеродными сорбентами на поверхности воды // Химия и технология воды.- 2002. –Т.24, №1. – С. 22-31.

Здобувачу належить проведення дослідження фізико-хімічних закономірностей поглинання нафти вуглецевими сорбентами, участь у трактуванні результатів та написанні статті.

3. Хохлова Л.Й., Хохлов А.В., Акульшин О.О., Швець Д.І. Біоактивний вуглецевий сорбент–ефективний знешкоджував нафтового забруднення // Стан і перспективи розробки родовищ нафти і газу України: Зб. наук. праць. -2003. – С.274-276.

Здобувачу належить проведення досліджень з вивчення особливостей знешкодження нафтового забруднення об’єктів довкілля застосуванням біоактивного вуглецевого сорбенту, участь у трактуванні та написання статті.

4. Хохлов А.В., Швець Д.І., Хохлова Л.Й., академік НАН України Стрелко В.В. Видалення нафтових плівок із поверхні води біоактивними вуглецевими сорбентами в присутності БІОПАР // Доповіді НАНУ.-2005.-№3. – С.189-192.

Здобувачу належить постановка та проведення досліджень по виявленню впливу БІОПАР при видаленні тонких нафтових плівок з поверхні води біоактивізованими вуглецевими сорбентами, обробка результатів та написання статті.

5. Патент України №43965. CO2F3/34, BO9C1/10. Засіб біокаталітичної дії для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів. Хохлова Л.Й., Швець Д.І., Хохлов А.В. Опубл.15.03.2004. Бюл.№3.

Здобувачем запропоновано засіб біокаталітичної дії для очищення поверхні води та грунтів від нафти та нафтопродуктів.

6. Патент України №43974. CO2F3/34, BO1J20/20. Сорбційний матеріал біодеструктивного типу для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів. Хохлова Л.Й., Швець Д.І., Хохлов А.В. Опубл.15.03.2004. Бюл.№3.

Здобувачем запропоновано біосорбційний матеріал комплексної дії для очистки поверхні водних середовищ та грунту від нафти та нафтопродуктів.

7. Khohlova L., Shvets D., Kravchenko O., Openko N., Khohlov A. Biocarbon sorbents – new type of sorbents on the basis on vegetative raw with oil adsorption properties. International seminar “ENDOECOLOGY 2000”. “Sorption Methods and Technologies in Settlement of Ecological and Endoecological Problems of the Chernobyl Accident”. 14-17 Guly, 2000, Kyiv. Abstracts. P. 25-27.

8. Хохлова Л.И., Швец Д.И., Нарытник И.И., Хохлов А.В. К вопросу ликвидации нефтяного загрязнения применением биоактивного сорбента растительного происхождения // Междун. конф. „Geopetrol”. – Краков (Польша). – 2000. – С. 777-780.

9. Хохлов А.В., Швец Д.И., Хохлова Л.И. Новые биоуглеродные материалы как эффективные сорбенты для очистки экосистем от нефти и нефтепродуктов // Екологічні проблеми Чорного моря: Зб. Матеріалів до 4-го Міжнарод. Симпозіуму, -2002. – Одеса (Україна): ОЦНТЕІ. – С.270-272.

10. Хохлов А.В., Швец Д.И., Хохлова Л.И. Биоуглеродный сорбент деструктивного типа для очистки екосистем от нефти при пониженных температурах. Екологічні проблеми Чорного моря: Зб. Матеріалів до 6-го Міжнарод. Симпозіуму – Одеса (Україна).-2004.– С.514-517.

11. Хохлов А.В., Швец Д.И., Хохлова Л.И. Биоуглеродные материалы – высокоэффективные сорбенты деструктивного типа в процессах очистки воды от нефти и нефтепродуктов // Матеріали Міжнар. конфер. „Антропогенно-змінене середовище України: ризики для здоров’я населення та екологічних систем”. –Київ (Україна). -2003. -490с.

12. Швец Д.И., Кравченко О.В., Опенько Н.М., Хохлова Л.И., Хохлов А.В. Нефтепоглощающие биоуглеродные сорбенты на основе растительного сырья // Труды 2-го международного Углеродные сорбенты. –Кемерово (Россия), -2000. – С.136-138.

13. Хохлов А.В., Швец Д.И., Хохлова Л.И. Опыт использования биоактивных сорбентов типа „БАРС” для ликвидации нефтяных розливов // Матеріали науково-практичних конференцій та круглих столів, проведених під час виставки-презентації МНС. – Київ (Україна), -2004. – С.34-35.

14. Хохлова Л.И., Швец Д.И., Хохлов А.В., Новоставский В.А. Ликвидация нефтяного загрязнения применением сорбентов природного происхождения биодеструктивного типа // Конфер. «Роснефть» «Экология нефтяной промышленности», Туапсе (Россия), сентябрь 2002, - С.111-112.