Актуальность

Нефтяное загрязнение водных поверхностей — серьезная проблема, влияющая на экологию и биоразнообразие. Нефтепродукты, попадая в водоемы из-за различных причин, могут нанести серьезный ущерб экосистеме и здоровью людей. Разработка эффективных методов удаления нефти из воды все более важна. Использование адсорбентов, способных связывать нефтепродукты на своей поверхности, может значительно улучшить состояние окружающей среды.

Проблема

Проблема загрязнения водных поверхностей нефтью является одной из наиболее актуальных экологических проблем. Нефть и ее продукты являются опасными загрязнителями, которые могут привести к серьезным экологическим последствиям.

Цель работы

Рассмотрение потенциала использования соевой шелухи в качестве адсорбента водных поверхностей после разлива нефти в процессе эксплуатации объектов нефтяной отрасли.

Гипотеза

Использование соевой шелухи способствует снижению нефтяного загрязнения водных поверхностей.

Задачи

1. Изучить свойства соевой шелухи, включая её адсорбционную способность и структуру поверхности;
2. Оценить эффективность использования соевой шелухи как адсорбента для очистки нефтяных загрязнений водных поверхностей;
3. Исследовать экологические последствия использования соевой шелухи как адсорбента.

Нефтяные загрязнения водных поверхностей являются серьезной проблемой современного мира, оказывающей негативное влияние на экологическое равновесие и биоразнообразие. Нефтепродукты, такие как сырая нефть, бензин, мазут и другие, попадая в водоемы в результате несчастных случаев на морских нефтепроводах, аварий на нефтяных платформах или неправильного обращения с нефтепродуктами, могут привести к серьезным последствиям для экосистемы и человеческого здоровья.

В связи с этим, разработка эффективных методов удаления нефти из водных поверхностей становится все более актуальной задачей. Одним из перспективных подходов является использование адсорбентов, способных связывать и задерживать нефтепродукты на своей поверхности, образуя стабильные комплексы и улучшая качество окружающей среды.

Дальний Восток, как известно, не является регионом, известным своими хлебными землями. В отличие от сибирских и других регионов, здесь выращивается не пшеница, а соя. Приморский край, Амурская область, Еврейская автономная область, Хэйлунцзян и Корейский полуостров исторически славились как места произрастания и выращивания сои. До сих пор Дальний Восток и Хэйлунцзян остаются главными регионами по производству сои в России и Китае соответственно, а азиатские страны являются основными потребителями этого продукта на протяжении многих веков. [1]

Соевая шелуха возникает в результате производства соевого масла и её широкое применение в пищевой промышленности и сельском хозяйстве приводит к образованию большого количества отходов, которые необходимо утилизировать. Соевая шелуха обладает потенциалом быть использованной в качестве адсорбента для удаления нефтепродуктов из водных поверхностей. Это связано с её способностью эффективно взаимодействовать с компонентами нефти, образуя стабильные связи на поверхности материала.

Ликвидацию нефтяных загрязнений водных поверхностей проводят в три стадии: первая – локализация разлива, вторая – сбор и извлечение продукта с поверхности воды, и третья – транспортировка собранного продукта к месту переработки или утилизации. Второй этап предполагает использование физико-химических и биологических методов. [2]

Очистка водоемов физико-химическим методом заключается в использовании адсорбции для улавливания нефти и нефтепродуктов. Этот процесс представляет собой естественное поглощение твердым веществом загрязнений из окружающей среды, а вещество, которое поглощает загрязнения, называется адсорбентом или, чаще всего, нефтеадсорбентом. [3]

Для изучения адсорбционной способности соевой шелухи был проведен ряд экспериментов. Начальным этапом было определение необходимого количества соевой шелухи для поглощения 1 г нефти. В эксперименте была разлита нефть объемом 41,766 мл на поверхность воды площадью 122,656 см². Плотность нефти мы определили ареометрическим методом, и она была равна 0,838 г/см³. После чего на поверхность воды залитой нефтью было нанесено 7 г соевой шелухи на 30 минут. После окончания времени адсорбент был собран с поверхности и взвешен, и было обнаружено, что соевая шелуха поглотила 38.6635 мл нефти.

После математических расчетов было установлено, что оптимальное соотношение сои к нефти данной плотности составляет 0,2 г сои на 1 г нефти.

Нефтеёмкость определяется по формуле 1. [4]

Таким образом, сорбционная способность соевой шелухи равна 4,63 г/г.

Для сравнения сорбционной способности адсорбентов, сравним нефтеёмкость некоторых материалов, приставленных в таблице 1.

Таблица 1

Нефтеёмкость различных материалов для сбора нефти

Таким образом, из природных органических материалов соевая шелуха и макроскопический технический углерод (активированный уголь) имеют самую высокую нефтеёмкость в своей группе.

В рамках дальнейшей утилизации соевой шелухи был проведен эксперимент, направленный на оценку её потенциала в качестве органического удобрения для растений. В ходе исследования адсорбент, насыщенный нефтью в массе 25 г, был засеян семенами горчицы общим весом 4 г. Результаты эксперимента свидетельствуют о незначительном угнетении прорастания семян горчицы в условиях присутствия нефти, что открывает перспективы для применения использованной шелухи в качестве удобрения. Проба регулярно орошалась водой, что способствовало поддержанию оптимальных условий для роста растений. На третьи сутки после посева наблюдались первые побеги, и уже к двум неделям процент прорастания семян достиг примерно 50%. Наблюдения продолжались на протяжении двух недель и подтвердили, что отработанная соевая шелуха может быть использована не только как материал для сжигания, но и в качестве эффективного удобрения для семян горчицы. Семена горчицы используются, так как их прорастание в почве загрязненной нефтью угнетается незначительно, и они являются одним из самых экономически выгодным способом рекультивации. Семена горчицы применяются в процессе рекультивации загрязнённых нефтью почв, поскольку их способность к прорастанию при этом условии подавляется в незначительной степени. Это делает их одним из наиболее рентабельных методов восстановления экосистем. [5]

Выводы:

1. Результаты исследования подтверждают высокую адсорбционную способность соевой шелухи, что делает ее перспективным материалом для эффективного удаления нефтяных загрязнений с водных поверхностей. Ее уникальная структура и химический состав способствуют адсорбции нефтепродуктов, что указывает на возможность использования данного отхода в экологически чистых технологиях;
2. Использование соевой шелухи как адсорбента для очистки водоемов представляется не только экологически оправданным, но и экономически выгодным решением. Исходя из доступности данного материала в регионах, где производится соя, затраты на его применение могут быть значительно ниже, чем на использование традиционных адсорбентов;
3. Применение соевой шелухи для борьбы с нефтяными загрязнениями представляет собой многообещающую стратегию, способствующую не только восстановлению экосистем, но и эффективному утилизации отходов соевого производства. Это позволяет одновременно решать проблему загрязнения водоемов и уменьшать объемы отходов, создавая замкнутый цикл в системе управления отходами;
4. Для более глубокого понимания потенциала соевой шелухи необходимо провести дополнительные исследования, направленные на изучение ее взаимодействия с различными типами нефтепродуктов и оптимизацию условий ее использования в процессе очистки водоемов. Это также включает оценку глубины очистки и сроков действия адсорбента в реальных условиях;
5. Результаты работы могут быть внедрены в существующие методы ликвидации нефтяных разливов, предлагая еще один инструмент для экологов и специалистов в области защиты окружающей среды, что позволит значительно повысить эффективность операций по восстановлению загрязненных водных поверхностей.