ИСТИНА

Разработка биосовместимого диспергента-растворителя для очистки почв и водных объектов, загрязненных нефтепродуктами, на основе органических кислот (либо оснований, безвредных (практически неопасных) для окружающей среды). Разработанный диспергента-растворителя должен иметь следующие параметры: - смешиваться в воде, токсичность – не превышающую уровня «практически неопасный», способность диспергирования (растворения) не более 1:1 в отношении нефтепродуктов IV группы вязкости (высоковязкие нефтепродукты)

Development of biocompatible dispersant-solvent for cleaning of soils and water bodies contaminated with oil products, based on organic acids (or bases harmless (practically non-hazardous) to the environment). The developed dispersant-solvent should have the following parameters: - miscible in water, toxicity - not exceeding the level of "practically non-hazardous", dispersing (dissolving) ability not more than 1:1 with respect to oil products of viscosity group IV (high-viscosity oil products)

1) Будут разработаны лабораторные способы тестирования диспергирующей способности различных смесей ПАВ и подобраны оптимальные концентрации для солюбилизации нефтепродуктов. 2) Будет исследована диспергирующая способность различных смесей жирных кислот по отношению к нефтепродуктам различной вязкости. Исследовано влияние солей на диспергирующую способность солей жирных кислот и исследованы различные комплексообразователи в качестве добавок, понижающих жесткость воды. 3) Будут приготовлены диспергенты на основе смеси производного жирной кислоты и полимерного ПАВ в качестве неионогенных и поэтому нечувствительных к жесткости компонентов. Будет исследована их эмульгирующая способность по отношению к нефтепродуктам различных групп вязкости. 4) Будут приготовлены составы на основе неионогенного ПАВ и нетоксичных компонентов растительного масла. Мы надеемся, что такие составы будут проявлять особенно низкую экотоксичность Будет оценена их диспергирующая способность по отношению к нефтепродуктам, относящимся к различным группам вязкости. 5) Будет оценена экотоксичность разработанных составов

1) В лаборатории имеется большой опыт по изучению солюбилизации различных соединений в мицеллах неионогенных ПАВ. Исследована роль водородных связей в солюбилизации соединений различных соединений в мицеллах плюроников и полиэтоксилированных алифатических спинртов. 2) В лаборатории накоплен большой опыт по синтезу амфифильных блок-сополимеров и установлению их мицеллообразующих свойств. 3) В лаборатории накоплен большой опыт получения эмульсий разлиичных растворителей, стабилизированных полимерными полиэтоксилированнными ПАВ.

1) В нашей работе мы воспользовались двумя тестами. Один из них состоял в однократном (иногда повторяемом несколько раз) встряхивании образца в спектрофотометрической кювете и измерении мутности раствора, регистрируемой по его оптической плотности при 600 нм, с последующей записью кинетики его просветления за счет расслаивания эмульсии. Этот тест моделировали эмульгирование в момент подачи предварительно разбавленного отмывающего раствора под давлением. В данном тесте активность диспергента тем выше, чем больше начальная мутность раствора сразу после встряхивания образца и чем медленнее данная эмульсия просветляется во времени. Как правило, начальную оптическую плотность образца оценивали экстраполяцией линейного участка кинетики просветления к начальному времени. Скорость расслоения эмульсии на начальном участке описывается кинетикой первого порядка. Чем больше мутность раствора в начальный момен времени после встряхивания и характерное время его просветления больше оба эти параметра, тем выше эмульгирующая способность диспергента. Эти параметры показывают эффективность эмульгирования в момент смешивания диспергента с нефтепродуктом при интенсивном и кратковременном перемешивании. Второй тест состоял в непрерывном перемешивании раствора на качалке при скорости перемешивания около 100 об./мин. При этом неразбавленный диспергент наносили непосредственно на слой нефтепродукта или нефти, разлитого на поверхности большого объема воды. Этот тест моделировал диспергирование нефтепродуктов на поверхности водоема при непрерывном воздействии ветра. Данный тест был ранее использован для тестирования эффективности эмульгаторов. Для доказательства применимости данного метода тестирования эмульгирующей способности мы исследовали изменение начальной мутности эмульсии и времени половинного расслаивания при варьировании концентрации Hydrobreak. Оказалось, что с увеличением степени разбавления Hydrobreak начальная оптическая плотность эмульсии отработанного масла дизельного двигателя снижается почти линейно, что свидетельствует о снижении эффективности препарата. Шестикратное снижение концентрации Hydrobreak от разбавления 1:10 до 1:60 приводило также к 6-кратному снижению начально оптической плотности эмульсии. При этом скорость расслаивания эмульсии также ускорялась почти пропорционально степени разбавления реагента. (рис. 3б). Сходные результаты были получены при постепенном увеличении концентрации Hydrobreak при оценке эмульгирующей способности вторым методом. Для проверки данного подхода в стакан, содержащий 100 мл воды, добавляли увеличивающиеся количества Hydrobreak при постоянном покачивании со скоростью около 100 об./мин. Как показано на рис. 3в, даже при 300-кратном разведении Hydrobreak в течение 3 часов происходит заметное эмульгирование масла. Полное эмульгирование в условиях непрерывного покачивания происходило при разбавлении Hydrobreak в 167 раз. Таким образом, первичное тестирование препарата Hydrobreak обоими методами позволило доказать применимость данных подходов для оценки эмульгирующей способности диспергентов. Для сравнения эффективности Hydrobreak по отношению к различным нефтепродуктам мы исследовали первым методом эмульгирующую способность Hydrobreak по отношению к цельной нефти. Оказалось, что эффективность эмульгирования цельной нефти (рис. 4, кривая 1 и 2) в 3-4 раза уступает эффективности эмульгирования масла (рис. 4, кривые 3 и 4) под действием Hydrobreak. Причины низкой эффективности Hydrobreak по отношению к цельной нефти остаются непонятными, однако можно предположить, что высокая вязкость и и присутствие в нефти высших фракций в том числе ароматических углеводородов (асфальтенов) снижает сродство компонентов Hydrobreak к данной жидкости. Можно ожидать, что повышение концентрации диспергента и повышение его гидрофобности за счет добавления компонентов с более развитой гидрофобной частью (ненасыщенные жирные кислоты) и сорастворителей может решить эту проблему. 2) Диспергенты на основе кислот растительного масла. На первом этапе мы исследовали диспергирующую способность солей жирных кислот растительного масла. Оказалось, что раствор калиевых солеймподсолнечного масла с рН около 10 имеет высокую диспергирующую способность, которая сопоставима с диспергируюшей способностью препарата Hydrobreak. Однако рН данного раствора е позволяет использовать его на природных объектах. Для приближения рН диспрегента к значениям, совместимым с экологическими требованиями мы нетрализовали кислоты не раствором щелочи, и органическим основанием - диэтаноламином, основность которого естественным образом ограничивает рН значениями близкими к нейтральным. Оказалось что раствор жирных кислот, нетрализованных диэтаноламином имеет рН около 8.5 и проявляет высокую диспрегирующую способность как по отношению к нефтепродуктам низкой вязкости, так и по отношению к вакуумному газойлю. Важнейшим условием использования диспергентов на природных объектах является их устойчивость к жесткости воды. Оказалось, что введение в состав диспергента близкиз к насыщенным концентраций ЭДТА или полиакрилата натрия не позволило скомпенсировать жесткость природной воды или морской воды. Это означает, что в присутствии содлей кальция или магния жирные кислоты практически количественно выпадают в осадок, и диспергент утрачивает свои свойства. Поэтому в дальнейшем мы исследовал и серию диспергентов на основе амидов жирных кислот из растительных источников. 3)Полиэтиленоксид-содержащие ПАВ вряд ли могут служить основой эффективного диспергента, поскольку их эффективность сильно уступает ионогенным жирным кислотам или их сульфированным или фосфорилированным аналогам. В то же время, сульфокислоты проявляют чрезвычайно высокую токсичность, потому не могут использоваться в составе диспергентов, применяющихся в природных объектах. Исключение составляют диэтаноламиды жирных кислот, предложенные впервые в 60-х годах прошлого века. За счёт большой площади полярной головки и большой гидрофобности данные ПАВ эффективно стабилизируют эмульсии нефти и нефтепродуктов. Продемонстрировано падение поверхностного натяжения на границе раздела углеводород/вода и переход между эмульсий вода/масло и масло/вода в присутствии производных кислот. Вследствие своей низкой токсичности для человека и прекрасным моющим свойствам они широко используются для производства шампуней и гелей для душа. Производные жирных кислот являются продуктом крупнотоннажного синтеза и производится российской фирмой Норкем (г. Дзержинск Нижегородской обл.). Мы решили исследовать возможность использования этого соединения для создания диспергента для эмульгирования нефтепродуктов. Изучение диспергирующей способности производных жирных кислот и амфифильных полимеров и показало, что первый компонент обеспечивает высокую емкость дипергента. Более гидрофильный амфифильный полимер характеризуется несколько меньшей диспергирующей способностью, но увеличивает скорость диспергирования нефтепродуктов. Оптимальной с точки зрения диспергирования нефтяных пятен оказалась смесь производных жирных кислот из растительного сырья и амфифильных полимеров при суммарной концентрации реагентов около 10%. Оказалось, что при разбавлении почти в 10000 раз при температуре около 60оС такая смесь эффективно диспергирует нефтепродукты высокой плотности. Поскольку данный диспергент проявлял исключительно высокую диспергирующую способность по отношению к различным нефтепродуктам, и проявляющий умеренную экотоксичность, данный продукт получил название EcoPower. В то же время, данный состав обладал умеренной экотоксичностью, поэтому в дальнейшем мы исследовали возможность замены амфифильного полимера нетоксичным кромпонентом растительного масла. 4) Для понижения экотоксичности были приготовлены смеси, в которых амфифильный полимер постепенно заменяли на нетоксичные компоненты растительного масла. По мере диспергирования компонентов растительного масла растворы приобретали зеленый цвет, что объясняется желто-коричневой окраской компонентом масла подсолнечника, который накладывался на голубоватый цвет, объясняемый рассеянием коротковолновой части спектра белого света. Эмульгирующую способность этих диспергентов исследовали по отношению к нефти при одинаковом разбавлении диспергента 1:1000. Соотношение объема концентрированного диспергента к объёму нефти составляло 1:6. Диспергент на основе производных жирных кислот и амфифильных полимеров без компонентов растительного масла в этих условиях полностью диспергировал нефть . Оказалось, что добавление компонентов растительного масла не ухудшает эмульгирующих свойств диспергента, но понижает его токсичность. В результате был создан состав, проявляющий высокую диспергирующую способность по отношению к цельной нефти и нефтепродуктам низкой вязкости. В результате работы была создан диспергент EcoGreen, проявляющий очень низкую экотоксичность. Таким образом, в ходе выполнения работ по данному договору была разработана линейка диспергентов - EcoPower и EcoGreen, различающихся по специфичности и экотоксичности. Лба диспергента проявляют свои свойства при разбавлении 1:5000 - 1:10000 и проявляют низкую экотоксичность.