Отходы нефтегазовой промышленности превратят в суперсорбенты для очистки воды

Ученые из Ташкентского государственного технического университета нашли способ превращать токсичные смолистые отходы, которые образуются при переработке газа на крупнейшем комплексе Каракалпакстана, в ценные вещества для производства фильтрующих материалов. Речь идет о знаменитом Устюртском газохимическом комплексе, где ежегодно перерабатывают более 3 миллиардов кубометров природного газа в полиэтилен, полипропилен и другие продукты. В процессе пиролиза неизбежно образуется около 21 тонны вязкой темно-коричневой массы с резким запахом — так называемого тар-продукта, который раньше либо сжигали, либо закапывали в землю, усугубляя и без того сложную экологическую обстановку в аридном регионе Приаралья.

Технология, разработанная исследователями, основана на вакуумной дистилляции — процессе, напоминающем перегонку нефти, но при пониженном давлении, что позволяет разделять сложную смесь при более щадящих температурах. Сырье загружают в герметичную установку и постепенно нагревают до 400 градусов, собирая четыре фракции при разных температурах. Самая ценная из них — четвертая, которая отгоняется при 360–400 градусах, — содержит тетрацен и его родственные соединения. Это полициклические ароматические углеводороды с плоской структурой из четырех соединенных колец. Из 7 килограммов исходной смолистой массы удается получить около 500 граммов кристаллического продукта, обогащенного тетраценом, после дополнительной низкотемпературной выдержки при минус 5 градусах.

Почему это важно? Тетрацен и его гомологи — метил- и этилпроизводные — являются идеальной основой для синтеза амфолитных сорбентов. Эти материалы обладают уникальным свойством: они одновременно притягивают и положительно, и отрицательно заряженные ионы, что позволяет в одном цикле очищать воду от тяжелых металлов, хлоридов, сульфатов и других загрязнителей. Такие сорбенты особенно востребованы для тонкой очистки промышленных сточных вод, где даже микроскопические примеси кальция, магния или кремниевой кислоты могут нарушать технологические процессы. Ученые уже подали патентную заявку на способ получения аминокарбоксильного амфолита из продуктов переработки тар-сырья.

Интересно, что технология практически безотходная. Легкие фракции, содержащие нафталин и другие ароматические соединения, могут использоваться как компоненты топлива или сырье для нефтехимии. Средние фракции с флуореном и фенантреном пригодны для органического синтеза. Фракция с антраценом уже сегодня рассматривается как основа для производства ионообменных смол и красителей. А то, что остается в кубе после перегонки — около 40 процентов от исходного веса, — можно превратить в технический углерод, электродный кокс или добавлять в дорожные битумы для улучшения их свойств.

Спектроскопические исследования подтвердили высокую чистоту полученного тетрацена. В его инфракрасном спектре отсутствуют характерные полосы примесей, например антрацена или фенантрена, что говорит о качестве продукта. Расчеты материального баланса показали, что потери при переработке минимальны — всего 1 процент, а 59 процентов исходного сырья превращается в полезные продукты. Коэффициент относительной летучести ключевых компонентов составляет 1,2–1,5, что обеспечивает четкое разделение смеси на фракции.

Экономический смысл очевиден: вместо затрат на захоронение опасных отходов предприятия получают сырье для производства востребованных сорбентов, которые сегодня в Узбекистане преимущественно импортируются. Экологический аспект не менее важен — снижается нагрузка на хрупкие экосистемы Каракалпакстана, где проблема промышленных стоков стоит особенно остро. Технология полностью соответствует принципам циркулярной экономики, когда отходы одного производства становятся ресурсом для другого. В условиях глобального дефицита чистой воды и ужесточения экологических требований такое решение выглядит не просто своевременным, а жизненно необходимым для устойчивого развития региона.

Исследование опубликовано в журнале «Химическая безопасность»

Источник: https://poisknews.ru/himiya/othody-neftegazovoj-promyshlennosti-prevratyat-v-supersorbenty-dlya-ochistki-vody/