Синтез и свойства органоглин для поглощения углеводородов нефти

Целью научного исследования является синтез и изучение сорбционных свойств органоглин на основе трехслойных набухающих глинистых минералов и разных типов поверхностно-активных веществ по отношению к углеводородам нефти. Актуальность исследования, Несмотря на значительные успехи последнего времени в освоении альтернативных источников энергии, значение нефти как энергоресурса остаётся приоритетным. Кроме того, нефть - один из основных источников сырья для органического синтеза. В настоящее время в мире от 1,0 до 16,5 % нефти и нефтепродуктов теряется при добыче, подготовке, переработке и транспортировке. По оценкам специалистов в атмосферу поступает порядка 65 % загрязнений, в воду - около 20%, в почву – около 15%. Примерно половина органических веществ нефти из воздуха осаждается в районах добычи и также попадает в почву и водную среду (Васильев и Лапушова, 2016; Шамраев и Шорина, 2009). Проблема борьбы с последствиями разливов нефти и нефтепродуктов в настоящее время актуальна для всего мира. Для очистки природных сред от нефти и нефтепродуктов в качестве сорбентов используются природные и синтетические поглощающие материалы. Среди природных материалов - сорбенты на растительной и минеральной основе (хлопок, торф, торфяной мох, опилки, древесные стружки, древесная мука, солома и т. д.). В качестве синтетических материалов используюся сорбенты на основе вискозы, гидратцеллюлозы, синтетических волокон, термопластических материалов, пенополиуретана и др. Слоистая структура, большая удельная поверхность, химическая и механическая стабильность, способность многих минералов к набуханию, наличие реактивных функциональных групп, заряд поверхностей делают глинистые минералы отличными адсорбирующими материалами. Преимущества глин как адсорбентов также обусловлены тем, что это материалы естественного происхождения, широко распространенные, обычно нетоксичные, их легко добывать, и они относительно недороги. Однако, отрицательный заряд, гидрофильный характер поверхности глин ограничивают их использование для поглощения органических веществ с крупными гидрофобными фрагментами, к которым относятся многие компоненты нефти. Для решения этих проблем и повышения эффективности минеральных сорбентов проводят их модификацию органическими веществами – синтезируют органоглины с гидрофобной поверхностью. Органоглины на основе бентонита используют как адсорбенты фенола и его производных (Nafees and Waseem, 2014; Li et al., 2013), нафталина и бенз(а)пирена (Dudnikova et al., 2024), бензойной кислоты и гидрохинона (Yildiz et al., 2005), нафталина и фенантрена (Changchaivong and Khaodhiar, 2009; Xu et al., 2014), пестицидов симазина (Cruz-Guzman et al., 2004), метилпаратиона и тетрахлорвинфоса (El-Nahhal et al., 2001), атразина, бутахлора, карбендазима, карбофурана, имидаклоприда, изопротурона, пендиметалина, метилтиофаната и тиаметоксама (Narayanan et al., 2016), фармацевтических препаратов амоксициллина, норфлоксацина, сульфаметоксазола, метопролола, карбамазепина и триметоприма (Guégan et al., 2019), диклофенака (De Oliveira et al., 2017), промышленных красителей (Huang et al., 2017). Синтезу органоглин на основе трехслойных филлосиликатов и различных типов сурфактантов (катионных, анионных, амфотерных, неионогенных) и изучению их строения и сорбционных свойств по отношению к углеводородам нефти и будет посвящен настоящий проект. В ходе выполнения проекта планируется решение следующих задач: - разработать методики синтеза органоглин на основе двуслойных и трехслойных филлосиликатов и различных типов поверхностно-активных веществ с различной длиной углеродной цепи и набором функциональных групп; - синтезировать органоглины на основе слоистых силикатов и поверхностно-активных веществ разных типов, являющиеся эффективными адсорбентами углеводородов, входящих в состав различных фракций нефти; - изучить структуру синтезированных органоглин с использованием современных физико-химических методов рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием, электронной микроскопии и др.); - количественно описать поглотительные свойства органоглин по отношению к различным углеводородам нефти; - разработать рекомендации по оптимальным условиям использования разработанных в ходе выполнения проекта органоглин в ремедиации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и вод; - оценить токсичности синтезированных органоглин и продуктов их взаимодействия с углеводородами нефти на бактериях и растениях.