Гидрофобизация сорбента для нефти на основе хитина и пенополиуретана

  • Ч. И. Д. Чанг Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, Россия https://orcid.org/0000-0003-3945-7748
  • Л. А. Зенитова Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, Россия https://orcid.org/0000-0003-2579-8277
Ключевые слова: пенополиуретан, хитин, кислота стеариновая, гидрофобность, сорбция нефти, нефтяное загрязнение

Аннотация

Быстрый рост случаев разливов нефти и нефтепродуктов, ведущих к загрязнению водных объектов, мотивирует быструю разработку сорбционных материалов для очистки воды от нефтяных загрязнений. Для эффективного удаления нефтяных загрязнений необходим высокогидрофобный материал с хорошей нефтеемкостью. В данном исследовании предпринята попытка увеличить гидрофобность сорбционного материала на основе пенополиуретана и хитина (PPU10C) путем его пропитки раствором стеариновой кислоты (СК) с получением гидрофобизированного сорбента (PPU10C-SA). Исследовано влияние времени обработки и концентрации СК на ее содержание в конечном сорбционном материале и на его сорбционную способность по отношению к нефти и воде. Показано, что оптимальные условия для получения гидрофобного материала следующие: концентрация СК – 0,01 г/мл и время обработки 60 мин. При этом нефтеемкость материала достигает 12,54 г/г, а водоемкость составляет 1,44 г/г. Таким образом, гидрофобность модифицированного сорбционного материала увеличена в 4 раза по сравнению с немодифицированным материалом. Полученные результаты свидетельствуют о том, что сорбционный материал, модифицированный стеариновой кислотой, является перспективным сорбентом для эффективной очистки водных сред от их загрязнения нефтью и нефтепродуктами.

Литература

Wang, J., Zheng, Y., & Wang, A. (2012). Effect of kapok fiber treated with various solvents on diesel fuel absorbency. Industrial Crops and Products, 40, 178 - 184. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.03.002

Chen, J., Zhang, W., Wan, Z., Li, S., Huang, T., & Fei, Y. (2019). Oil spills from global tankers: Status review and future governance. Journal of Cleaner Production, 227, 20 - 32. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.04.020

Jha, M.N., Levy, J., & Gao, J. (2008). Advances in remote sensing for oil spill disaster management: state-of-the-art sensors technology for oil spill surveillance. Sensors, 8(1), 236 -255. https://doi.org/10.3390/s8010236

An, H., Zhong, W., Chen, Y., Li, H., & Gao, X. (2014). Features and evolution of international crude oil trade relationships: a trading-based network analysis. Energy, 74, 254 - 259. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.06.095

Hua, L., Lifen, L., & Fenglin, Y. (2013). Oleophilic polyurethane foams for oil spill cleanup. Procedia Environmental Sciences, 18, 528 - 533. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2013.04.071

Ehrenhauser, F.S., Avij, P., Shu, X., Dugas, V., Woodson, I., Liyana-Arachchi, T., Zhang, Z., Hung, F.R., & Valsaraj, K.T. (2014). Bubble bursting as an aerosol generation mechanism during an oil spill in the deep-sea environment: laboratory experimental demonstration of the transport pathway. Environment Science process impacts, 16(1), 65 - 73. https://doi.org/10.1039/C3EM00390F

Gao, P., Zhang,Y., & Zhao, L. (2016). Synthetic zeolites derived from fly ash as effective mineral sorbents for diesel fuel spill remediation. Clays and Clay minerals, 64(5), 552 - 559. https://doi.org/10.1346/CCMN.2016.064035

Bandura, L., Woszuk, A., Kołodyńska, D., & Franus, W. (2017). Application of mineral sorbents for removal of petroleum substances: a review. Minerals, 7(3), 37 - 62. https://doi.org/10.3390/min7030037

Tran, Y.D.T., & Zenitova, L.A. (2020). Effective treatment of oil spills by sorbent formed from chitin and polyurethane foam. Current Applied Science and Technology, 20(2), 321 - 333. DOI: 10.14456/cast.2020.19

Tran, Y.D.T., & Zenitova, L.A. (2019). Study on the sorption capacity of the adsorbent based on polyurethane and chitin to remove oil spills. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Efficient waste treatment-2018, 337 012008. https://doi.org/10.1088/1755-1315/337/1/012008

Trang, T.Y.D., & Zenitova, L.А. (2019). Study of the sorption capacity of the sorbent for liquidation of oil spills based on polyurethane foam and chitin. Vestnik PNIPU. Khim. Tekhnol. Biotekhnol. = Russian J. PNRPU Bulletin. Chemical Technology and Biotechnology, 2, 33 - 47 (in Russ.).

Trang, T.Y.D., & Zenitova, L.А. (2020). Reusability of the sorbent based on polyurethane foam and chitin. Collection of the IV All-Russian scientific-practical conference with international participation “Chemistry. Ecology. Urbanism”, Perm, pp. 204 - 208 (in Russ.).

Keshawy, M., Farag, R.K., & Gaffer, A. (2019). Egyptian crude oil sorbent based on coated polyurethane foam waste. Egyptian Journal of Petroleum, 29(1), 67 - 73. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2019.11.001

Li, H., Liu, L., & Yang, F. (2012). Hydrophobic modification of polyurethane foam for oil spill cleanup. Marine Pollution Bulletin, 64(8), 1648 - 1653. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2012.05.039

Caixuan, X., & Wenxiong, L. (2000). Hydrophobic properties of silicone compounds and its research progress in aqueous architectural coatings. Journal of Shanghai University, 6(5), 420 - 424.

Wu, D., Fang, L., Qin, Y., Wu, W., Mao, C., & Zhu, H. (2014). Oil sorbents with high sorption capacity, oil/water selectivity and reusability for oil spill cleanup. Marine Pollution Bulletin, 84(1-2), 263 - 267. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.05.005

Keshavarz, A., Zilouei, H., Abdolmaleki, A., Asadinezhad, A., & Nikkhah, A.A. (2015). Impregnation of polyurethane foam with activated carbon for enhancing oil removal from water. International Journal of Environmental Science and Technology, 13(2), 699 - 710. https://doi.org/10.1007/s13762-015-0908-9

Wei, Q., Oribayo, O., Feng, X., Rempel, G.L., & Pan, Q. (2018). Synthesis of polyurethane foams loaded with TiO2 nanoparticles and their modification for enhanced performance in oil spill cleanup. Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(27), 8918 - 8926. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b01037

Cheng, Q., Liu, C., & Liu, S. (2018). Fabrication of a robust superhydrophobic polyurethane sponge for oil-water separation. Surface Engineering, 35, 403 - 410. https://doi.org/10.1080/02670844.2018.1429204

Tran, V.H.T., & Lee, B.K. (2017). Novel fabrication of a robust superhydrophobic PU-ZnO-Fe3O4-SA sponge and its application in oil-water separations. Scientific Reports, 7(1), 17520. https://doi.org/10.1038/s41598-017-17761-9

Pantoja, M., Alvarado, T., Cakmak, M., & Kevin, A. (2018). Stearic acid infused polyurethane shape memory foams. Polymer, 153, 131 - 138. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2018.08.002

Liu, J., Chang, M.J., Tenggeer, M., & Du, H.L. (2014). Fabrication of highly hydrophobic polyurethane foam for the oil-absorption application. Materials Science Forum, 809 - 810, 169 - 174. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.809-810.169

Hoai, N.T., Sang, N.N., & Hoang, T.D. (2016). Oil spill cleanup using stearic-acid-modified natural cotton. J. Mater. Environ. Sci., 7(7), 2498 - 2504.

Sobhana, S.S.L., Zhang, X., Kesavan, L., Liias, P., & Fardim, P. (2017). Layered double hydroxide interfaced stearic acid − cellulose fibres: a new class of super-hydrophobic hybrid materials. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 522(5), 416 - 424. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.03.025

Zhu, J., Liu, B., Li, L., Zeng, Z., Zhao, W., Wang, G., & Guan, X. (2016). Simple and green fabrication of a superhydrophobic surface by one-step immersion for continuous oil/water separation. J. Phys. Chem. A, 120(28), 5617 - 5623. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.6b06146

Опубликован
2020-12-26
Как цитировать
Чанг, Ч. И. Д., & Зенитова, Л. А. (2020). Гидрофобизация сорбента для нефти на основе хитина и пенополиуретана. Химическая безопасность, 4(2), 190 - 197. https://doi.org/10.25514/CHS.2020.2.18013
Раздел
Технологии ликвидации источников химической опасности