Каучуковые мембраны помогли получить из сточных вод добавки для моторного топлива
Москва, 20:53, 04 Фев 2020, редакция FTimes.ru, автор Татьяна Лева.
Молодые ученые Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева (ИНХС) РАН разработали новый способ выделения химических загрязнителей из стоков нефтехимических и фармацевтических производств. Они создали в 3 раза более эффективные полимерные мембраны, не требующие больших затрат на производство.
Выделенные вещества можно будет использовать как добавки к моторному топливу для повышения его качества. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда.
Производство бутилированного спирта
В сточные воды нефтехимических производств и фармацевтики попадает большое количество содержащих кислород органических веществ — спиртов и простых эфиров. Эти соединения называются оксигентами, они токсичны для человека и могут нанести вред окружающей среде. Так, бутиловый спирт используют в качестве промышленного и бытового растворителя, а также сырья для изготовления фармацевтических препаратов и других органических веществ. Стоки производства этого спирта содержат от 15–20 грамм на литр оксигенатов и требуют очистки.
С другой стороны, оксигенаты можно использовать в качестве добавок к моторному топливу, тем самым повышая его качество. Например, бензин с такой присадкой расходуется медленнее, а при сгорании образует меньше выхлопных газов. Кроме того, эти вещества применяют в качестве органических растворителей или сырья для производства фармацевтических препаратов.
Процесс выделения спирта из сточных вод
На сегодняшний день выделение оксигенатов из сточных вод требует слишком больших затрат, поэтому их «скармливают» специально выращенным микроорганизмам, после чего очищенную воду сбрасывают в водоемы. Однако разработка ученых из ИНХС РАН может изменить этот расклад.
Исследователи предложили простой способ выделения оксигенатов из воды методом первапорации — испарения с помощью специальной мембраны, через которую газообразные спирты и эфиры проникают быстрее, чем вода. Оксигенаты можно будет выделять при температуре менее 60 °С, что не требует много энергии. Кроме того, этот процесс полностью экологичен.
Материалы для отделения сточных вод и полезных веществ
Использование фильтров при разделении жидкостей распространено довольно широко, и эффективность этого процесса зависит от выбранных материалов. Для этих целей сотрудники ИНХС РАН создали новую двухслойную мембрану, состоящую из пористой полимерной подложки и тонкого непористого разделительного слоя толщиной всего 5 тысячных миллиметра. В качестве подложки использовали отечественную микро фильтрационную мембрану МФФК-1, которая благодаря своим отличным транспортным и поверхностным характеристикам позволила максимально раскрыть свойства материала разделительного слоя — полидецилметилсилоксана — нового каучука, синтезированного в ИНХС.
В лаборатории на примере очистки вод, загрязненных бутиловым спиртом, ученые показали, что разработанная мембрана обладает в 3 раза более высокой эффективностью разделения, чем все известные промышленные аналоги.
«В отличие от мировых производств, выпускающих подобные мембраны, мы предлагаем одностадийный малозатратный процесс. Мы смешиваем дешевые коммерчески доступные реагенты, катализатор и растворитель, наносим раствор тонким слоем на подложку и в итоге получаем высокоэффективный композиционный «фильтр». Разработанные мембраны не только позволяют выделять оксигенаты из сточных вод, но могут быть использованы и для разделения нефтяных и попутных газов. Это актуально для нашей страны, занимающей лидирующие позиции в добыче природного газа», — комментирует руководитель проекта Илья Борисов, лауреат премии Правительства Москвы, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории полимерных мембран ИНХС РАН.
